Спосіб обробки біомаси

Реферат: Винахід належить до способу переробки біомаси і продуктів переробки. Заявлено спосіб обробки біомаси для виробництва продукту, що містить спирт, карбонову кислоту, сіль карбонової кислоти, ефір карбонової кислоти або суміші будь-чого з цього, в якому: обробляють біомасу випромінюванням, руйнуванням ультразвуком або їх комбінацією, одержуючи таким чином оброблену біомасу, і перетворюють щонайменше частину обробленої біомаси шляхом приведення у контакт обробленої біомаси з мікроорганізмом, виробляючи таким чином продукт, який містить один або декілька спиртів, карбонових кислот, солей карбонових кислот, ефірів карбонових кислот або їх суміші та додатково гідрогенізують продукт для вироблення спирту або додатково збирають увесь утворений діоксид вуглецю і/або вивільнений лігнін. UA 103070 C2 (12) UA 103070 C2 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ПЕРЕРОБКА БІОМАСИ Галузь техніки Даний винахід стосується переробки біомаси і продуктів згаданої переробки. Рівень техніки Різні вуглеводи, такі як целюлозні і лігноцелюлозні матеріали, наприклад, в формі волокон, виробляються, переробляються і використовуються у великих кількостях в ряді галузей. Звичайно такі матеріали використовуються однократно і після цього викидаються як відходи або просто вважаються відходами, наприклад, стічні води, макуха, деревна тирса і солома. Різні целюлозні і лігноцелюлозні матеріали, їх використання і застосування описані в патентах США № 7307108, 7074918, 6448307, 6258876, 6207729, 5973035 і 5952105; і різних патентних заявках, включаючи "FIBROUS MATERIALS AND COMPOSITES" (Волокнисті матеріали і композити) PCT/US2006/010648, зареєстрованої 23 березня 2006 року, і "FIBROUS MATERIALS AND COMPOSITES" (Волокнисті матеріали і композити), заявка на патент США № 2007/0045456. Суть винаходу Загалом, даний винахід належить до таких вуглецевмісних матеріалів, як вуглеводеньвмісні матеріали (наприклад, крохмалисті сполуки і/або целюлозні і лігноцелюлозні матеріали), до способів створення і переробки таких матеріалів для зміни їх структури і/або рівня стійкості, і до продуктів, виготовлених зі змінених матеріалів. Наприклад, багато способів, описаних в даному документі, можуть забезпечувати матеріали, які можуть бути легше перероблені множиною мікроорганізмів, таких як один або декілька гомоацетогенів і гетероацетогенів (з або без стійкості до ферментативного гідролізу) для виробництва таких корисних продуктів, як водень, спирти (наприклад, етанол або бутанол), органічні кислоти (наприклад, оцтова кислота і/або молочна кислота), вуглеводні, супутні продукти (наприклад, білки, такі як мономерні клітинні білки) і їх суміші. Багато з отриманих продуктів, таких як етанол або н-бутанол, можуть бути використані безпосередньо як індивідуальне паливо або в суміші з іншими компонентами, такими як бензин, для електропостачальних установок, грузовиків, тягачів, кораблів або поїздів, наприклад, як паливо для двигунів внутрішнього згоряння або як вихідна сировина для паливних елементів. Інші продукти, описані в даному документі (наприклад, органічні кислоти, такі як оцтова кислота і/або молочна кислота), можуть бути перетворені в інші класи (наприклад, ефіри або ангідриди), які можуть бути перетворені і використані як паливо. Багато з отриманих продуктів можуть також бути використані для електроживлення літальних апаратів, таких як літаки, наприклад, що мають реактивні двигуни, або вертольоти. Крім того, продукти, описані в даному документі, можуть бути використані для генерації електроенергії, наприклад, на стандартному парогенеруючому агрегаті або агрегаті на паливному елементі. Типові продукти, які можуть бути вироблені застосуванням описаних в даному документі способів, включають в себе вуглеводні, білки, спирти, (наприклад, одноатомні або двоатомні спирти), такі як етанол, н-пропанол або н-бутанол, карбонові кислоти, такі як оцтова або масляна кислота, солі і суміш карбонових кислот, солі карбонових кислот і ефірів карбонових кислот (наприклад, метилових, етилових і н-пропілових ефірів), кетон, альдегіди, альфа і бетаненасичені кислоти, такі як акрилова кислота, і олефіни, такі як етилен. Конкретні приклади включають в себе етанол, пропанол, пропіленгліколь, бутанол, 1,4-бутандіол, 1, 3-пропандіол, метиловий і етиловий ефіри цих спиртів, метилакрилат, метилметакрилат, молочну кислоту, пропіонову кислоту, бурштинову кислоту, 3-гідроксипропіонову кислоту, сіль будь-якої з кислот і суміш будь-яких кислот і відповідних солей. У одному аспекті винахід описує способи виробництва спирту, карбонових кислот, солей карбонових кислот, складних ефірів карбонових кислот або їх сумішей. Способи включають в себе оброблення вуглецевмісного матеріалу, такого як матеріал біомаси або вугілля, якоюнебудь обробкою, описаною в даному документі, такою як одне або декілька випромінювань, руйнувань ультразвуком, піролізів, окиснень і парових вибухів; і перетворення щонайменше частини обробленого вуглецевмісного матеріалу, використовуючи мікроорганізм для вироблення продукту, який включає один або декілька спиртів, карбонових кислот, солей карбонових кислот, ефірів карбонових кислот або суміші будь-чого з цього. Способи можуть додатково включати в себе окиснення, етерифікацію і/або гідрогенізування продукту. Наприклад, ацетогени або гомоацетогени, які здатні використовувати синтетичний газ з процесів термохімічного перетворення, можуть бути використані для збільшення ефективності перетворення. У іншому аспекті винахід описує способи виробництва одного або декількох спиртів, які включають в себе оброблення вуглецевмісного матеріалу, такого як матеріал біомаси і/або 1 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вугілля, одним або декількома випромінюваннями, руйнуваннями ультразвуком, піролізами, окисненнями і паровими вибухами; і перетворення щонайменше частини обробленого вуглецевмісного матеріалу з використанням мікроорганізму, такого як один або декілька ацетогенів або гомоацетогенів, які здатні використовувати синтетичний газ з процесів термохімічного перетворення вугілля або біомаси, в продукт, який включає в себе карбонову кислоту, сіль карбонової кислоти, ефір карбонової кислоти або суміш будь-чого з цього; і гідрогенізування продукту для вироблення спирту. Утворений діоксид вуглецю і/або вивільнений лігнін в будь-якому описаному в даному документі процесі можуть бути зібрані. Яка-небудь кількість зібраного діоксиду вуглецю може бути ізольована, наприклад, інжектуванням поглиненого діоксиду вуглецю геологічної формації, здатної втримувати діоксид вуглецю, наприклад, протягом періоду часу більше ніж 100 років, наприклад, більше ніж 250 років, 500 років, 1000 років або більше ніж 10000 років. Наприклад, весь діоксид вуглецю, вироблений в якому-небудь процесі, описаному в даному документі, може бути ізольований, наприклад, фіксуванням діоксиду вуглецю з використанням якогонебудь мікроорганізму, описаного в даному документі. Наприклад, мікроорганізм може бути водоростями, і діоксид вуглецю може бути ізольований в формі вуглеводу і/або ліпіду. При бажанні, наприклад, для вироблення біодизелю, ліпід може бути перетворений в складний ефір, наприклад, в метиловий, етиловий або пропіловий ефір. Зміна молекулярної структури матеріалу, як це використовується в даному документі, означає зміну розташування хімічних зв'язків або конформації структури. Наприклад, зміна молекулярної структури може включати в себе зміну супрамолекулярної структури матеріалу, окиснення матеріалу, зміну середньої молекулярної ваги, зміну середньої кристалічності, зміну площі поверхні, зміну ступеня полімеризації, зміну пористості, зміну ступеня розгалуження, пересадку на інші матеріали, зміну розміру кристалічного домену або зміну розміру загального домену. Всі публікації, заявки на патент, патенти і інший посилальний матеріал, що згаданий в даному документі або стосується даного документа, повністю включені в даний документ як посилання. Опис креслень Фіг. 1 є схематичною діаграмою, яка ілюструє процес для зменшення стійкості міцного матеріалу. Фіг. 1A є схематичною діаграмою, яка ілюструє перетворення цукрів, отриманих з біомаси, в етанол. Фіг. 1B є схематичною діаграмою, яка ілюструє перетворення цукрів, отриманих з біомаси, в органічну кислоту. Фіг. 2 є схематичною діаграмою, яка ілюструє процес виробництва етанолу. Фіг. 3 є схематичною діаграмою, яка ілюструє ще один процес виробництва етанолу. Фіг. 4 є схематичною діаграмою, яка ілюструє ще один процес виробництва етанолу. Фіг. 5 є схематичною діаграмою, яка ілюструє ще один процес виробництва етанолу. Фіг. 6 є схематичною діаграмою, яка ілюструє ще один процес виробництва етанолу. Фіг. 7 є схематичною діаграмою, яка ілюструє використання відходів біологічного перетворення в процесі виробництва етанолу. Фіг. 7A є схематичною діаграмою, яка ілюструє перетворення ацетату кальцію і етанолу в етилацетат. Фіг. 8 є схематичною діаграмою, яка ілюструє отримання пропіленгліколю. Фіг. 9 є схематичним кресленням, яке ілюструє фіксацію вуглецю в різних геологічних формаціях. Фіг. 10 є схематичним кресленням, яке ілюструє фотосинтез вуглеводів і ліпідів. Фіг. 11 є схематичним кресленням, що ілюструє отримання біодизелю. Фіг. 12 є схематичним кресленням процесу виробництва палива, використовуючи водорості, тоді як Фіг. 12 А є збільшеним зображенням області 12. Докладний опис Вуглецевмісні матеріали, такі як біомаса (наприклад, вугілля, рослинна біомаса, тваринна біомаса і біомаса міських відходів), можуть бути перероблені до низького рівня стабільності (якщо необхідно) і перетворені в корисні продукти, такі як органічні кислоти, солі органічних кислот, ангідриди, ефіри органічних кислот і паливо, наприклад, паливо для двигунів внутрішнього згоряння або вихідна сировина для паливних елементів. У даному документі описані пристрої і процеси, які використовують широко поширені, але часто складні для переробки матеріали, такі як передвугілля або вугілля, наприклад, торф, лігніт, слабкобітумінозну, бітумінозну і антрацитову породи, нафтоносний пісок, нафтоносний сланець 2 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 або целюлозні або лігноцелюлозні матеріали. Багато з процесів, описаних в даному документі, можуть ефективно знижувати рівень стійкості всіх вуглецевмісних матеріалів, таких як описані в даному документі вуглецевмісні матеріали, роблячи їх легшими в переробці, а саме за допомогою біопереробки (наприклад, з яким-небудь мікроорганізмом, описаним в даному документі, таким як гомоацетоген і гетероацетоген, і/або будь-яким ферментом, описаним в даному документі), термічної переробки (наприклад, газифікації, крекінгу або піролізу) або хімічних методів (наприклад, кислотним гідролізом або окисненням). Звичайно, якщо потрібно, матеріали можуть бути фізично оброблені для переробки і/або після переробки, часто подрібненням. Фізично перероблена вихідна сировина може бути оброблена або перероблена з використанням одного або більше яких-небудь методів, описаних в даному документі, таких як випромінювання, обробка ультразвуком, окиснення, піроліз або паровий вибух. Різні пристрої для обробки і способи можуть бути використані в поєднаннях двох, трьох і навіть чотирьох з цих технологій і інших, описаних в даному документі і в інших місцях. У деяких випадках для забезпечення матеріалів, які включають в себе вуглеводи, такі як целюлоза або геміцелюлоза, які можуть бути перетворені мікроорганізмом в деяку кількість необхідних продуктів, таких як горюче паливо (наприклад, етанол, бутанол або водень), органічні кислоти або ангідриди, вихідна сировина, яка включає в себе одну або декілька сахаридних одиниць, може бути оброблена будь-яким процесом, описаним в даному документі. Інші продукти і супутні продукти, які можуть бути вироблені, включають в себе, наприклад, людську їжу, корм для тварин, фармацевтичні продукти і нутріцевтики. Якщо спочатку приготовані органічні кислоти, то такі кислоти можуть бути перетворені в інші проміжні сполуки (наприклад, складні ефіри і ангідриди) і після цього бути перетворені в спирти гідрогенізуванням, наприклад, гідрогенізуванням при високому тиску, такому як тиск між 25 бар і 700 бар, наприклад від 50 до 500 бар або від 100 до 400 бар, в присутності каталізатора, такого як мідно-хромовий каталізатор, кобальтовий каталізатор, цинковий каталізатор або паладієвий каталізатор. Гідрогенізування складного ефіру обговорюється Уолл Р. Дж. в патенті США № 4113662. Приготування органічних кислот може в деяких випадках мати переваги відносно виробництва спиртів напряму (наприклад, виходячи з ефективності використання вуглецю), як це буде додатково описано в даному документі далі. У деяких варіантах здійснення ацетогени і гомоацетогени, які здатні використовувати синтетичний газ з процесу термохімічного перетворення, можуть бути використані для збільшення ефективності перетворення. На Фіг. 1 показаний в деяких випадках і, коли необхідно, первинний матеріал, такий як лігноцелюлозний матеріал, що має при цьому перший рівень стійкості, переробляється, наприклад, обробкою пучком частинок, таких як електрони, для вироблення вторинного матеріалу, що має другий рівень стійкості, нижчий першого рівня стійкості. На цій стадії і коли необхідно вторинний матеріал може бути гідролізований, наприклад, з використанням ферментів до цукрів, що його складають, таких як глюкоза, ксилоза і арабіноза. На Фіг. 1A і 1B показані цукри, які можуть бути перетворені безпосередньо в спирт мікроорганізмом, таким як одна або більше бактерій або дріжджів, таких як Saccharomyces cerevisiae і/або Pichia stipitis, або цукри можуть бути перетворені в органічну кислоту, таку як оцтова і/або молочна кислота. При бажанні органічна кислота може бути перетворена в ефір, і потім ефір може гідрогенізуватися при високому тиску водню і в присутності каталізатора для виділення спирту у вільному стані. Приклади біомаси Загалом, будь-який матеріал біомаси, який є або включає в себе вуглеводи, складені повністю з однієї або декількох сахаридних одиниць або які включають в себе одну або декілька сахаридних одиниць, може бути перероблений будь-яким способом, описаним в даному документі, таким як переробка для зменшення рівня стійкості. Наприклад, матеріал біомаси може включати в себе один або декілька целюлозних або лігноцелюлозних матеріалів або крохмальних матеріалів, таких як зерна пшениці, рисові крупи і інші харчові продукти. Наприклад, такі матеріали можуть включати в себе папір, паперові продукти, дерево, пов'язані з деревом матеріали, стружкову плиту, злакові трави, рисове лушпиння, макуху, бавовну, джут, коноплі, льон, бамбук, мексиканську агаву, абаку, солому, зерна злакових, рисове лушпиння, шкаралупу кокосового горіха, водорості, морські водорості, бавовник, синтетичні целюлози і суміші будь-чого з цього. Біомаса може бути, наприклад, волокнистої природи. Джерела волокон включають в себе джерела целюлозних волокон, включаючи папір і паперові продукти (наприклад, багато разів покритий папір і крафт-папір) і джерела лігноцелюлозних волокон, включаючи дерево і пов'язані з деревом матеріали, наприклад, стружкову плиту. Інші прийнятні джерела волокон 3 UA 103070 C2 5 10 15 включають в себе натуральні джерела волокон, наприклад, злакові трави, рисове лушпиння, макуху, бавовну, джут, коноплі, льон, бамбук, мексиканську агаву, абаку, солому, зерна злакових, рисове лушпиння, шкаралупу кокосового горіха; джерела волокон з високим вмістом целюлози, наприклад, бавовник. Джерела волокон можуть бути отримані з початкових відходів текстильних матеріалів, наприклад, залишків, пост-споживчих відходів, наприклад, клаптів. При використанні паперових продуктів як джерел волокон вони можуть бути вихідними матеріалами, наприклад, відходом вихідних матеріалів, або вони можуть бути пост-споживчими відходами. Пост-споживчі, промислові (наприклад, відходи) і відходи переробки (наприклад, стічні води при переробці паперу) можуть також бути використані як джерела волокон, незалежно від первинної сировини. Також джерело волокон може бути отримане або витягнуте з людських (наприклад, нечистоти), тваринних або рослинних відходів. Додаткові джерела волокон описані в Патентах США № 6448307, 6258876, 6207729, 5973035 і 5952105. У деяких варіантах здійснення вуглеводи є або включають в себе матеріал, що має один або декілька β-1,4-зв’язувань і має значення середньої молекулярної ваги між близько 3000 і 50000. Такий вуглевод є або включає в себе целюлозу (I), яка отримана з β-глюкози 1 за допомогою конденсації β(1,4)-глікозидних зв'язків. Це зв’язування відрізняється від зв’язування в α(1,4)-глікозидних зв'язках, представлених в крохмалі і інших вуглеводах. 20 25 30 35 40 Крохмалисті матеріали включають в себе сам крохмаль, наприклад, кукурудзяний крохмаль, пшеничний крохмаль, картопляний крохмаль і крохмаль рису, похідне крохмалю або матеріал, який включає в себе крохмаль, такий як їстівний харчовий продукт сільськогосподарської культури. Наприклад, крохмалистим матеріалом може бути аракача, гречка, банан, ячмінь, маніока, кудзу, кислиця звичайна, саго, сорго, звичайне картопляне борошно грубого помелу, солодка картопля, таро, ямс або одне або декілька бобових, таких як боби, сочевиця або горох. Суміші будь-яких двох або більше крохмалистих матеріалів також є крохмалистими матеріалами. У виняткових варіантах здійснення крохмалистий матеріал витягується з кукурудзи. Різноманітний кукурудзяний крохмаль і похідні описані в "Corn Starch, " (Кукурудзяний крохмаль) Corn Refiners Association (Видання 11, 2006). Приклади інших вуглецевмісних матеріалів і сумішей Передвугілля або вугілля, наприклад, торф, лігніт, слабкобітумінозна, бітумінозна і антрацитова породи, нафтоносний пісок, нафтоносний сланець можуть також використовуватися як джерела вуглецю. У доповнення суміші будь-яких матеріалів біомас, описаних в даному документі, і будь-який інший матеріал, що містить вуглець, описаний в даному документі, може використовуватися для виробництва будь-яких продуктів, описаних в даному документі, таких як етанол, оцтова кислота або етилацетат. Фізична підготовка У ряді випадків способи можуть включати в себе фізичну підготовку, наприклад, подрібненням матеріалів, таке як рубання, перемелювання, різання або розтирання. Наприклад, в ряді випадків вільна вихідна сировина (наприклад, папір, що повторно переробляється, крохмалисті матеріали, вугілля або просо) підготовлюються за допомогою 4 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 різання або різання листа на смуги. Наприклад, в інших випадках, матеріал спочатку попередньо обробляється або переробляється з використанням одного або більше способів, описаних в даному документі, такі як випромінювання, руйнування ультразвуком, окиснення, піроліз або паровий вибух, і після цього розмір зменшений або додатково зменшений. Попередня обробка з подальшим зменшенням розміру може бути вигідна, оскільки оброблені матеріали мають схильність бути більш крихкими, внаслідок цього легше зменшуватися в розмірі. Сита і/або магніти можуть бути використані для видалення об'єктів дуже великого розміру або небажаних об'єктів, наприклад, каменів або стрижнів з потоку сировини. Пристрій підготовки сировини може бути сформований для вироблення потоків з визначеними характеристиками, такими як, наприклад, певні максимальні розміри, певні співвідношення довжина-ширина або певні співвідношення площ поверхонь. Фізична підготовка може підвищувати швидкість реакцій або знижувати час переробки, необхідний для розкриття матеріалів, і формування їх більш доступними для переробки і/або реагентів, таких як реагенти в розчині. Об'ємна густина сировини може регулюватися (наприклад, збільшуватися). У деяких випадках може бути переважно приготувати матеріал з низькою об'ємною густиною, матеріал ущільнюють (наприклад, щоб зробити легше і дешевше в транспортуванні в інше місце), і після цього повертають матеріал в стан більш низької об'ємної густини. Подрібнення У деяких варіантах здійснення матеріал, який повинен бути перероблений, являє собою волокнистий матеріал, який включає в себе волокна, у випадку різання їх джерела. Наприклад, різання може бути здійснене дисковим різальним інструментом. Наприклад, джерело волокон, наприклад, те, яке міцне, або те, яке має знижений рівень стійкості, може бути порізане, наприклад, дисковим різальним інструментом, для забезпечення первинного волокнистого матеріалу. Первинний волокнистий матеріал пропускається через перше сито, наприклад, що має середній розмір отворів 1,59 мм або менше (1/16 дюйма, 00625 дюйма), із забезпеченням вторинного волокнистого матеріалу. Якщо бажано, волокнисте джерело може бути порубане перед нарізанням, наприклад, шредером. Наприклад, при використанні паперу як джерела волокон папір може спочатку бути порубаний на смуги шириною, наприклад, від 6,35 мм до 1,27 мм (від 1/4 до 1/2 дюйма) з використанням шредера, наприклад, гвинтового шредера зі зустрічним обертанням, такого як Munson, що виробляється (Ютика, штат Нью-Йорк). Як альтернатива різанню листа на смуги папір може бути зменшений в розмірі до необхідного розміру з використанням гільйотинної різальної машини. Наприклад, гільйотинна різальна машина може бути використана для рубання паперу на листи розміром, наприклад, 254 мм шириною (10 дюймів) на 304,8 мм довжиною (12 дюймів). У деяких варіантах здійснення різання джерела волокон і пропускання результуючого первинного волокнистого матеріалу через перше сито виконуються одночасно. Різання і пропускання можуть також виконуватися в періодичному процесі. Наприклад, дисковий різальний інструмент може бути використаний з одночасним різанням джерела волокон і сортуванням первинного волокнистого матеріалу. Дисковий різальний інструмент включає в себе бункер, який може бути завантажений дробленим джерелом волокон, приготованим дробленням джерела волокон. Дроблене джерело волокон нарізається між нерухомими лезами і лезами, що обертаються, для забезпечення первинного волокнистого матеріалу. Первинний волокнистий матеріал пропускається через сито, і вторинний волокнистий матеріал, що отримується, збирається в контейнері. Для сприяння збиранню вторинного волокнистого матеріалу тиск в контейнері нижчий номінального атмосферного тиску, наприклад, щонайменше на 10% нижчий номінального атмосферного тиску, наприклад, щонайменше на 25% нижчий номінального атмосферного тиску, щонайменше на 50% або на 75% нижчий номінального атмосферного тиску. У деяких варіантах здійснення використовується джерело вакууму для підтримки контейнера під тиском нижчим номінального атмосферного тиску. Різання може бути вигідне для “відкривних" і “напружених" волокнистих матеріалів, роблячи при цьому целюлозу матеріалу більш сприйнятливою до розриву ланцюга і/або зменшення впорядкованості структури. Розкриті матеріали можуть також бути більш сприйнятливі до окиснення при опроміненні. Джерело волокон може бути нарізане в сухому стані (наприклад, з малою кількістю або без вільної води на своїй поверхні), в гідратованому стані (наприклад, до 10% по вазі абсорбованої води) або у вологому стані, наприклад, між близько 10% і близько 75% води по вазі. Джерело волокон може навіть бути нарізане, в той час як воно частково або повністю занурений в рідину, таку як вода, етанол або ізопропанол. Джерело волокон може також бути нарізане під газом 5 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 (таким як потік або атмосфера газу, відмінного від повітря), наприклад, киснем або азотом або під парою. Інші способи обробки волокнистих матеріалів включають в себе, наприклад, розтирання каменями, механічні розрив і роздирання, розтирання качалкою або подрібнення стиранням потоком повітря. При бажанні волокнисті матеріали можуть бути розділені, наприклад, безперервно або періодично, на фракції відповідно до їх довжини, ширини, типу матеріалу або деякого поєднання цих атрибутів. Наприклад, для формування композицій звичайно бажано мати відносно вузький розподіл довжин волокон. Волокнисті матеріали можуть також бути розділені, наприклад, за допомогою використання газу, який рухається на великій швидкості, наприклад, повітря. У такому підході волокнисті матеріали розділяються відведенням різних фракцій, які, при бажанні, можуть бути охарактеризовані фотометрично. Таке обладнання для розділення обговорюється Лінсей і інш. в Патенті США № 6883667. Чорні метали можуть бути відділені від будь-яких волокнистих матеріалів пропусканням волокнистого матеріалу, який включає в себе чорні метали, через магніт, наприклад електромагніт, і після цього пропусканням волокнистого матеріалу, що отримується, через ряд сит, при цьому кожне сито має отвори різного розміру. Волокнисті матеріали можуть бути опромінені безпосередньо після їх приготування, або вони можуть бути висушені, наприклад, при приблизно 105ºС протягом 4-18 годин, так що вологовміст перед використанням складе, наприклад, менше ніж близько 0,5%. При бажанні лігнін може бути видалений з будь-якого волокнистого матеріалу, який містить в собі лігнін. Також для сприяння руйнуванню матеріалів, які включають в себе целюлозу, матеріал може бути оброблений перед опроміненням нагріванням, хімічним реактивом (наприклад, мінеральною кислотою, основою або сильним окисником, таким як гіпохлорит натрію) і/або ферментом. У деяких варіантах здійснення середній розмір отворів першого сита менший 0,79 мм (1/32 дюйма, 003125 дюйма), наприклад, менший 0,51 мм (1/50 дюйма, 002000 дюйма), менший 0,40 мм (1/64 дюйма, 0015625 дюйма), менший 0,23 мм (0009 дюйма), менший 0,20 мм (1/128 дюйма, 00078125 дюйма), менший 0,18 мм (0007 дюйма), менший 0,13 мм (0005 дюйма) або навіть менший 0,10 мм (1/256 дюйма, 000390625 дюйма). Сито може бути виготовлене, наприклад, переплетенням моноволокон, що мають відповідний діаметр для досягнення потрібного діаметра отворів. Наприклад, моноволокна можуть бути виготовлені з металу, наприклад, з неіржавіючої сталі. При зменшенні розміру отворів структурні вимоги до моноволокон можуть зростати. Наприклад, для розміру отворів менше 0,40 мм може бути вигідно виробляти сито з моноволокон, виготовлених з матеріалу, відмінного від нержавіючої сталі, наприклад, титану, титанових сплавів, аморфних металів, нікелю, вольфраму, родію, ренію, кераміки або скла. У деяких варіантах здійснення сито виготовлене з пластини, наприклад, металевої пластини, що має прорізи, наприклад, розрізи в пластині з використанням лазера. У деяких варіантах здійснення відкритий простір отвору складає менше 52%, наприклад, менше 41%, менше 36%, менше 31% або менше 30%. Третинний волокнистий матеріал може бути приготований з вторинного волокнистого матеріалу різанням вторинного волокнистого матеріалу і пропусканням матеріалу, що отримується, через друге сито, що має середній розмір отворів менший, ніж в першому ситі. Загалом, волокна і волокнисті матеріали можуть мати відносно велике середнє відношення довжини до діаметра (наприклад, більше ніж 20 до 1), навіть якщо вони різалися більше одного разу. У доповнення, волокна волокнистих матеріалів, описані в даному документі, можуть мати відносно коротку довжину і/або вузький розподіл відношення довжини до діаметра. У використовуваному в даному документі значенні середня ширина волокон (наприклад, діаметри) є визначеною оптично для випадково вибраних приблизно 5000 волокон. Середні довжини волокна є скоректованими довго-зваженими довжинами. Площі поверхні БЕТ (Брунауер, Еммет і Теллер) є багатопозиційними поверхневими площами, і пористість - це визначена ртутною порометрією пористість. Середнє відношення довжини до діаметра вторинного волокнистого матеріалу 14 може бути, наприклад, більшим 8/1, наприклад, більшим 10/1, більшим 15/1, більшим 20/1, більшим 25/1 або більшим 50/1. Середня довжина вторинного волокнистого матеріалу 14 може бути, наприклад, між близько 0,5 мм і 2,5 мм, наприклад, між близько 0,75 мм і 1,0 мм, і середня ширина (наприклад, діаметр) вторинного волокнистого матеріалу 14 може бути, наприклад, між близько 5 мкм і 50 мкм, наприклад, між близько 10 мкм і 30 мкм. 6 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У деяких варіантах здійснення стандартне відхилення довжини вторинного волокнистого матеріалу 14 менше 60% від середньої довжини вторинного волокнистого матеріалу 14, наприклад, менше 50% від середньої довжини, менше 40% від середньої довжини, менше 25% від середньої довжини, менше 10% від середньої довжини, менше 5% від середньої довжини або навіть менше 1% від середньої довжини. У деяких варіантах здійснення площа поверхні по БЕТ вторинного волокнистого матеріалу 2 2 2 2 2 більша 0,1 м /г, наприклад, більша 0,25 м /г, більша 0,5 м /г, більша 1,0 м /г, більша 1,5 м /г, 2 2 2 2 2 2 більша 1,75 м /г, більша 5,0 м /г, більша 10 м /г, більша 25 м /г, більша 35 м /г, більша 50 м /г, 2 2 2 2 2 більша 60 м /г, більша 75 м /г, більша 100 м /г, більша 150 м /г, більша 200 м /г або навіть 2 більша 250 м /г. Пористість вторинного волокнистого матеріалу може бути, наприклад, більшою 20%, більшою 25%, більшою 35%, більшою 50%, більшою 60%, більшою 70%, більшою 80%, більшою 85%, більшою 90%, більшою 92%, більшою 94%, більшою 95%, більшою 97,5%, більшою 99% або навіть більшою 99,5%. У деяких варіантах здійснення відношення середнього відношення довжини до діаметра в первинному волокнистому матеріалі до відношення середнього відношення довжини до діаметра у вторинному волокнистому матеріалі складає, наприклад, менше 1,5, менше 1,4, менше 1,25, менше 1,1, менше 1,075, менше 1,05, менше 1,025 або навіть майже дорівнює 1. У специфічних варіантах здійснення вторинний волокнистий матеріал нарізається ще раз, і волокнистий матеріал, що отримується, пропускається через друге сито, що має середній розмір отворів менший, ніж перше сито, для забезпечення третинного волокнистого матеріалу. У таких випадках відношення середнього відношення довжини до діаметра в первинному волокнистому матеріалі до відношення середнього відношення довжини до діаметра у вторинному волокнистому матеріалі може становити, наприклад, менше 1,5, наприклад, 1,4, менше 1,25 або навіть менше 1,1. У деяких варіантах здійснення третинний волокнистий матеріал пропускається через третє сито для вироблення четвертинного волокнистого матеріалу. Четвертинний волокнистий матеріал може бути, наприклад, пропущений через четверте сито для вироблення п’ятинного матеріалу. Подібні процеси сортування можуть бути повторені стільки разів, скільки необхідно для вироблення необхідного волокнистого матеріалу, що має задані властивості. Ущільнення Ущільнені матеріали можуть бути перероблені будь-якими способами, описаними в даному документі, або будь-який матеріал, перероблений будь-яким зі способів, описаних в даному документі, може бути згодом ущільнений. Матеріал, наприклад, перероблений або неперероблений вололкнистий матеріал, що має низьку об'ємну густину, може бути ущільнений в продукт, що має вищу об'ємну густину. 3 Наприклад, композиція матеріалу, що має об'ємну густину 005 г/см , може бути ущільнена закупорюванням волокнистого матеріалу в непроникній відносно газу конструкції, наприклад, пакеті, виконаному з поліетилену, пакеті, виконаному з шарів поліетилену і нейлону, що чергуються, або пакеті, виконаному з розчинного матеріалу, такого як плівка на крохмальній основі, і після цього з структури відкачується уловлений газ, наприклад, повітря. Після відкачування повітря зі структури волокнистий матеріал може мати об'ємну густина більшу 0,3 3 3 3 3 3 г/см , 0,5 г/см , 0,6 г/см , 0,7 г/см або більшу, наприклад, 0,85 г/см . Перед і/або після ущільнення продукт може бути перероблений будь-яким з описаних в даному документі способів, таким як опромінення, наприклад, гамма-випромінювання. Це може бути вигідно, коли бажано транспортувати матеріал в інше місце, наприклад, віддалене виробниче підприємство, де композиція волокнистого матеріалу може бути додана в розчин, наприклад, для вироблення етанолу. Після рубання або проколювання непроникної відносно газу конструкції ущільнений матеріал може повертатися майже до своєї вихідної об'ємної густини, наприклад, більше 60% його вихідної об'ємної густини, наприклад, 70%, 80%, 85% або більше, наприклад, 95% його вихідної об'ємної густини. Для зниження статичної електрики волокнистого матеріалу до матеріалу може бути доданий антистатичний агент. У деяких варіантах здійснення конструкція, наприклад, пакет, виконана з матеріалу, який розчинний в рідині, такій як вода. Наприклад, конструкція може бути утворена з полівінілового спирту таким чином, що вона розчиняється при контакті з водноосновною системою. Такі варіанти здійснення дозволяють додавання ущільнених структур безпосередньо до розчинів, які включають мікроорганізм, без попереднього позбавлення від вмісту структури, наприклад, рубанням або проколюванням. Будь-який матеріал, наприклад, матеріал біомаси, може бути об'єднаний з будь-якими переважними добавками і зв'язувальною речовиною і згодом ущільнений застосуванням тиску, 7 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 наприклад, пропусканням матеріалу через затискач між обтискними валками, що зустрічно обертаються, або пропусканням матеріалу через прес для гранулювання. Під час застосування тиску можливе застосування нагрівання для сприяння ущільненню волокнистого матеріалу. Після цього ущільнений матеріал може бути опромінений. У деяких варіантах здійснення матеріал перед ущільненням має об'ємну густина меншу ніж 3 3 3 3 3 3 0,25 г/см , наприклад, 0,20 г/см , 0,15 г/см , 0,10 г/см , 005 г/ або меншу, наприклад, 0025 г/см . Об'ємна густина визначається з використанням ASTM D1895B. Стисло, цей метод включає в себе наповнення вимірювального циліндра відомого об'єму зразком і отримання ваги зразка. Об'ємна густина розраховується розподілом ваги зразка в грамах на відомий об'єм циліндра в кубічних сантиметрах. Переважні зв’язувальні речовини включають в себе зв’язувальні речовини, які розчинні у воді, що набухають у воді або які мають температуру склування меншу ніж 25ºС, при визначенні диференціальної скануючої калориметрії. Під водорозчинними зв’язувальними речовинами маються на увазі зв’язувальні речовини, що мають розчинність у воді щонайменше близько 005% по масі. Під зв’язувальними речовинами, що піддаються розбуханню, маються на увазі зв’язувальні речовини, які збільшуються в об'ємі більше ніж на 0,5% при контакті з водою. У деяких варіантах здійснення зв’язувальні речовини, які розчинні або розбухають у воді, включають в себе групу, яка здатна утворювати зв'язок, наприклад, водневий зв'язок, з волокнами волокнистого матеріалу, наприклад, альдегіду або кетону, групою сульфонової кислоти, сульфонатною групою, групою фосфорної кислоти, амідною групою, аміногрупою, гідроксильною групою, наприклад, спирту, і поєднанням цих груп, наприклад, групою карбоксильною кислоти і гідроксильною групою. Конкретні приклади мономерів включають в себе гліцерин, гліоксаль, аскорбінову кислоту, сечовину, гліцин, пентаеритриол, моносахарид або дисахарид, лимонну кислоту і винну кислоту. Прийнятні сахариди включають в себе глюкозу, сахарозу, лактозу, рибозу, фруктозу, манозу, арабінозу і еритрозу. Полімерні приклади включають в себе полігліколі, поліетиленоксид, многоосновні карбонові кислоти, поліаміди, поліаміни і полісульфонові кислоти і полісульфонати. Конкретні приклади полімерів включають в себе поліпропіленгліколь (ППГ), поліетиленгліколь (ПЕГ), поліетиленоксид, наприклад, POLYOX®, співполімери етиленоксиду і пропіленоксиду, поліакрилову кислоту (ПАК), поліакриламід, поліпептиди, поліетиленімін, полівінілпіридин, полі(натрій-4стиролсульфонат) і полі(2-акриламідометил-1-пропансульфонову кислоту). У деяких варіантах здійснення зв’язувальна речовина включає в себе полімер, який має температуру переходу меншу ніж 25ºС. Приклади таких полімерів включають в себе термопластичні еластомери (ТПЕ). Приклади ТПЕ включають в себе поліефірні блокові аміди, такі як доступні під торговою маркою PEBAX®, поліефірні еластомери, такі як доступні під торговою маркою HYTREL®, стиролові блок-співполімери, такі як доступні під торговою маркою KRATON®. Інші прийнятні полімери, що мають температуру склування меншу 25ºС, включають в себе етиленвінілацетатний співполімер (ЕВА), поліолефіни, наприклад, поліетилен, поліпропілен, співполімери етилен-пропілен і співполімери етилену і альфа-олефінів, наприклад, 1-октену, такі як доступні під торговою маркою ENGAGE®. У виняткових варіантах здійснення зв’язувальна речовина є лігніном, наприклад, натуральним або синтетично модифікованим лігніном. Прийнятна кількість доданої до матеріалу зв’язувальної речовини, розрахована на основі ваги, складає, наприклад, від близько 001% до близько 50%, наприклад, 003%, 005%, 0,1%, 0,25%, 0,5%, 1,0%, 5%, 10% або більше, наприклад, 25% на основі загальної ваги ущільненого матеріалу. Зв’язувальна речовина може бути додана до матеріалу у вигляді чистої речовини, чистої рідини, у вигляді рідини з розчиненою в ній зв’язувальною речовиною, у вигляді сухого порошку зв’язувальної речовини або у вигляді гранул зв’язувальної речовини. Ущільнений волокнистий матеріал може бути вироблений в пресі для гранулювання. Цей матеріал після ущільнення може бути зручний в формі гранул або уламків, що мають множину форм. Гранули можуть після цього піддаватися опроміненню або іншим чином оброблені будьяким описаним в даному документі способом. У деяких варіантах здійснення гранули або уламки мають циліндричну форму, наприклад, маючи при цьому максимальне поперечне вимірювання, наприклад, 1 мм або більше, наприклад, 2 мм, 3 мм, 5 мм, 8 мм, 10 мм, 15 мм або більше, наприклад, 25 мм. Гранули можуть бути виготовлені так, що у них буде порожнина всередині. Порожнина може бути розташована, загалом, відповідно до центру гранули або не по центру гранули. Створення порожнини всередині гранули може підвищити швидкість розчинення в рідині. Гранула може мати, наприклад, поперечну форму, яка є багаточасточковою, наприклад, тричасточковою, як показано, або чотиричасточковою, п’ятичасточковою, шестичасточковою 8 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 або десятичасточковою. Створення гранул такої поперечної форми може також підвищити швидкість розчинення в розчині. Обробка для придання розчинності, зменшення міцності або для функціоналізації Матеріали, які були або не були фізично підготовлені, можуть бути оброблені для використання в будь-якому процесі виробництва, описаному в даному документі. Процеси обробки можуть включати один або декілька описаних в даному документі процесів, таких як опромінення, руйнування ультразвуком, окиснення, піроліз або паровий вибух. Способи обробки можуть бути використані в поєднаннях двох, трьох, чотирьох і навіть всіх цих технік (в будь-якому порядку). Обробка випромінюванням Одна або більше послідовностей обробок випромінюванням можуть бути використані для переробки матеріалів широкого спектра з різних джерел для виділення корисних речовин з вихідної сировини і для забезпечення частково зруйнованого органічного матеріалу, який функціонує як вхідна величина для додаткових етапів і/або серій переробки. Опромінення може знижувати молекулярну вагу і/або кристалічність і/або міцність вихідної сировини. У деяких варіантах здійснення енергія, вміщена в матеріалі, який випускає електрон з атомної орбіталі, використовується для опромінення матеріалів. Випромінювання може бути забезпечене 1) важкими зарядженими частинками, такими як альфа-частинки або протони, 2) електронами, виробленими, наприклад, в ході бета-розпаду або на прискорювачах електронного пучка або 3) електромагнітним випромінюванням, наприклад, гамма-променями, рентгенівськими променями або ультрафіолетовими променями. У одному з підходів випромінювання, що виробляється радіоактивними речовинами, може бути використане для опромінення вихідної сировини. У деяких варіантах здійснення будь-яке поєднання в будь-якому порядку або одночасно з (1) по (3) може бути використане. У іншому підході електромагнітне випромінювання (наприклад, вироблене з використанням генератора електронного пучка) може бути використане для опромінення вихідної сировини. Застосовувані дози залежать від необхідного ефекту і індивідуальної вихідної сировини. Наприклад, високі дози випромінювання можуть зруйнувати хімічні зв'язки всередині компонентів вихідної сировини. У деяких прикладах, коли бажане розділення ланцюга і/або бажана функціоналізація полімерного ланцюга, можуть застосовуватися частинки важчі, ніж електрони, такі як протони, ядра гелію, іони аргону, іони кремнію, іони неону, іони вуглецю, іони фосфору, іони кисню або іони азоту. Коли бажане розділення дециклізованного ланцюга можуть застосовуватися іони кисню, а коли бажане максимальне нітрування, можуть застосовуватися іони азоту. У одному з способів вихідний матеріал, який включає целюлозу, що має перше значення середньої молекулярної ваги (MN1), опромінюється, наприклад, обробкою іонізуючим випромінюванням (наприклад, у вигляді гамма-випромінювання, рентгенівського випромінювання, ультрафіолетовим (УФ) світлом від 100 нм до 280 нм, пучком електронів або іншими зарядженими частинками) для забезпечення вторинного матеріалу, який включає в себе целюлозу, що має друге значення середньої молекулярної ваги (M N2), менше першого значення середньої молекулярної ваги. Вторинний матеріал (або первинний і вторинний матеріал) може бути змішаний з мікроорганізмом (з або без ферментативної обробки), який може використовувати вторинний і/або первинний матеріал, або утворюючі його цукри, або лігнін для вироблення пального або інших корисних продуктів, які включають в себе водень, спирт (наприклад, етанол або бутанол, такий як н-, втор- або трет-бутанол), органічну кислоту, вуглеводень або суміш будь-якого з них. Оскільки молекулярна вага целюлози у вторинному матеріалі знижена в порівнянні з первинним матеріалом, і в деяких прикладах також знижена впорядкованість структури, то вторинний матеріал, загалом, більш дисперсний, що піддається розбуханню і/або розчинний в розчині, що містить мікроорганізм і/або фермент. Ці властивості роблять вторинний матеріал більш вразливим відносно хімічної, ферментативної і/або біологічної атаки в порівнянні з первинним матеріалом, що може значно поліпшувати швидкість вироблення і/або рівень вироблення необхідного продукту, наприклад, етанолу. Випромінювання може також стерилізувати матеріали або будь-яке середовище, необхідне для біообробки матеріалу. У деяких варіантах здійснення друге значення середньої молекулярної ваги (M N2) менше, ніж перше значення середньої молекулярної ваги (MN1) більше ніж на близько 10%, наприклад, на 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50%, 60% або навіть більше ніж на близько 75%. У деяких прикладах целюлоза у вторинному матеріалі має ступінь впорядкованості (C2) нижчий, ніж ступінь впорядкованості (C1) целюлози у вихідному матеріалі. Наприклад, (C2) може 9 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 бути менший ніж (C1), більший ніж на близько 10%, наприклад, 15, 20, 25, 30, 35, 40 або навіть більший ніж на близько 50%. У деяких варіантах здійснення індекс вихідного ступеня впорядкованості (перед опроміненням) складає від близько 40 до близько 87.5%, наприклад, від близько 50 до близько 75% або від близько 60 до близько 70%, а індекс ступеня впорядкованості після опромінення складає від близько 10 до близько 50%, наприклад, від близько 15 до близько 45% або від близько 20 до близько 40%. Проте, в деяких варіантах здійснення, наприклад, після екстенсивного опромінення, можлива наявність індексу ступеня впорядкованості нижчого ніж 5%. У деяких варіантах здійснення матеріал після опромінення по суті є аморфним. У деяких варіантах здійснення вихідне значення середньої молекулярної ваги (перед опроміненням) складає від близько 200000 до близько 3200000, наприклад, від близько 250000 до близько 1000000 або від близько 250000 до близько 700000, а значення середньої молекулярної ваги після опромінення складає від близько 50000 до близько 200000, наприклад, від близько 60000 до близько 150000 або від близько 70000 до близько 125000. Проте, в деяких варіантах здійснення, наприклад, після екстенсивного опромінення, можлива наявність значення середньої молекулярної ваги меншої ніж близько 10000 або навіть меншої ніж близько 5000. У деяких варіантах здійснення вторинний матеріал може мати вищий рівень окисненості (O2), ніж рівень окисненості (O1) первинного матеріалу. Вищий рівень окисненості матеріалу може сприяти його дисперсності, здатності до розбухання і/або розчинності, додатково посилюючи сприйнятливість матеріалу до хімічної, ферментативної або біологічної атаки. У деяких варіантах здійснення для підвищення рівня окисненості вторинного матеріалу відносно первинного матеріалу проводиться опромінення в окиснювальних умовах, наприклад, в атмосфері повітря або кисню, при цьому виробляється вторинний матеріал, що має більше гідроксильних груп, альдегідних груп, кетонових груп, сладноефірних груп або карбоксильних груп, які підвищують його гідрофільність. Іонізуюче випромінювання Усяка форма випромінювання іонізує вуглецевмісний матеріал за допомогою специфічних взаємодій, зумовлених енергією випромінювання. Важкі заряджені частинки спочатку іонізують речовину за допомогою кулонівського розсіювання, крім того, ці взаємодії виробляють електрони великої енергії, які можуть додатково іонізувати речовину. Альфа-частинки ідентичні ядрам атомів гелію і виробляються за допомогою альфа-розпаду різних радіоактивних ядер, таких як ізотопи вісмуту, полонію, астату, радону, францію, радію, деяких актиноїдів, такого як актиній, торій, уран, нептуній, кюрій, каліфорній, америцій і плутоній. При використанні частинки можуть бути нейтральними (незарядженими), позитивно зарядженими або негативно зарядженими. Заряджені частинки можуть нести одиничний позитивний або негативний заряд або множинні заряди, наприклад, один, два, три або навіть чотири заряди. У прикладах, в яких бажано розщеплення ланцюга, позитивно заряджені частинки можуть бути більш прийнятними, частково через їх кислотну природу. При використанні частинки можуть мати масу спочиваючого електрона або більше, наприклад, в 500, 1000, 1500, 2000, 10000 або навіть 100000 разів більше маси спочиваючого електрона. Наприклад, частинки можуть мати масу від близько 1 атомної одиниці до близько 150 атомних одиниць, наприклад, від близько 1 атомної одиниці до близько 50 атомних одиниць, або від близько 1 атомної одиниці до близько 25, наприклад, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 12 або 15 ае. Прискорювачі, що використовуються для прискорення частинок, можуть бути електростатичними DC, електродинамічними DC, RF лінійними, лінійної магнітної індукції або з безперервним випромінюванням. Наприклад, доступні прискорювачі циклотронного типу від IBA, Бельгія, такі як система Rhodatron®, тоді як прискорювачі типу DC доступні від RDI, в даний час IBA Industrial, такі як the Dynamitron®. Іони і іонні прискорювачі обговорюються в Introductory Nuclear Physics (Початки Ядерної фізики), Кеннес С. Крейн, John Wiley & Sons, Inc. (1988), Крсто Прелец, FIZIKA В 6 (1997) 4, 177-206, Чу, Уїльям Т., "Overview of Light-Ion Beam Therapy" (Огляд іонної променевої терапії) Columbus-Ohio, ICRU-IAEA Meeting, 18-20 Березень 2006, Івата І. і інш., "Alternating-Phase-Focused IH-DTL for Heavy-Ion Medical Accelerators" (Зміна змінної сфокусованої на фазі IH-DTL для лікувальних прискорювачів важких металів) Proceedings of EPAC 2006, Едінбург, Шотландія і Лінер К. М. і інш. "Status of the Superconducting ECR Ion Source Venus" (Стан суперпровідного ЕРЛ джерела іонів Венера) Proceedings of EPAC 2000, Вена, Австрія. Гамма-випромінювання має перевагу істотної глибини проникнення в різні матеріали. Джерела гамма-променів включають в себе радіоактивні ядра, такі як ізотопи кобальту, кальцію, технецію, хрому, галію, індію, йоду, криптону, самарію, селену, натрію, талію і ксенону. 10 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Джерела рентгенівських променів включають в себе зіткнення електронного пучка з металевими мішенями, такими як вольфрам або молібден або зі сплавами, або джерел щільного світла, таких як такі, що виготовляються в промислових масштабах Lyncean. Джерела ультрафіолетового випромінювання включають в себе дейтерієві і кадмієві лампи. Джерела інфрачервоного випромінювання включають в себе керамічні лампи з сапфіровим, цинковим або селенідним вікном. Джерела мікрохвиль включають в себе клістрони, джерела радіочастот типу Слевін або джерела пучків атомів, в яких використовуються такі гази, як водень, кисень або азот. У деяких варіантах здійснення як джерело випромінювання використовуються пучок електронів. Пучок електронів має переваги високої густини дози (наприклад, 1, 5 або навіть 10 МРад на секунду), високої пропускної здатності, меншого стримування поширення і меншої герметизації обладнання. Електрони можуть також бути більш ефективними в розщепленні ланцюга. Крім того, електрони, що мають енергії 4-10 МеВ, можуть мати глибину проникнення від 5 до 30 мм і більше, таку як 40 мм. Пучки електронів можуть бути генеровані, наприклад, електронними генераторами, каскадними генераторами, трансформаторними генераторами, низькоенергетичними прискорювачами зі скануючою системою, низькоенергетичними прискорювачами з лінійним електродом, лінійними прискорювачами і імпульсними прискорювачами. Електрони як джерело іонізуючого випромінювання можуть бути корисні, наприклад, для відносно тонких матеріалів, наприклад, менше 12,7 мм, наприклад, менше 10,2 мм, 7,6 мм, 5,0 мм або менше 2,5 мм. У деяких варіантах здійснення енергія кожного пучка електронів складає від близько 0,3 МеВ до близько 2,0 МеВ (мільйонів електронвольт), наприклад, від близько 0,5 МеВ до близько 1,5 МеВ або від близько 0,7 МеВ до близько 1,25 МеВ. Пристрої випромінювання пучків електронів можуть бути вироблені в промислових масштабах Ion Beam Applications, Лувен-ля-Нев, Бельгія або Titan Corporation, Дієго, Каліфорнія. Конкретні енергії електронів можуть становити 1 МеВ, 2 МеВ, 4,5 МеВ, 7,5 МеВ або 10 МеВ. Характерні потужності пристрою випромінювання пучків електронів можуть становити 1 кВт, 5 кВт, 10 кВт, 20 кВт, 50 кВт, 100 кВт, 250 кВт або 500 кВт. Рівень деполімеризації вихідної сировини залежить від енергії електрона, що використовується, і дози, що застосовується, в той час як тривалість впливу залежить від потужності і дози. Характерні дози можуть приймати значення 1 кГр, 5 кГр, 10 кГр, 20 кГр,50 кГр, 100 кГр або 200 кГр. Пучки частинок іонів Для опромінення матеріалів, таких як вуглеводи або матеріали, що містять вуглеводи, наприклад, целюлозні матеріали, лігноцелюлозні матеріали, крохмалисті матеріали або суміші будь-чого з них і іншого, описаного в даному документі, можуть використовуватися важчі, ніж електрони, частинки. Наприклад, можуть використовуватися протони, ядра гелію, іони аргону, іони кремнію, іони неону, іони вуглецю, іони фосфору, іони кисню або азоту. У деяких варіантах здійснення частинки важчі, ніж електрони, можуть викликати більшу кількість розривів ланцюга (відносно більш легких частинок). У деяких варіантах позитивно заряджені частинки можуть викликати більшу кількість розривів ланцюга, ніж негативно заряджені частинки внаслідок їх кислотності. Пучки важчих частинок можуть бути генеровані, наприклад, з використанням лінійних прискорювачів або циклотронів. У деяких варіантах здійснення енергія кожної частинки пучка складає від близько 1.0 МеВ на атомну одиницю до близько 6,000 МеВ на атомну одиницю, наприклад, від близько 3 МеВ на атомну одиницю до близько 4,800 МеВ на атомну одиницю або від близько 10 МеВ на атомну одиницю до близько 1,000 МеВ на атомну одиницю. У певних варіантах здійснення, вуглецевмісні матеріали, що використовуються для опромінення, наприклад, матеріал біомаси, можуть включати в себе більше одного типу іонів. Наприклад, пучки іонів можуть включати в себе суміші двох або більше (наприклад, трьох, чотирьох і більше) різних типів іонів. Типові суміші можуть включати в себе іони вуглецю і протони, іони вуглецю і іони кисню, іони азоту і протони і іони заліза і протони. У більш загальному вигляді суміші будь-яких іонів, що обговорювалися вище (або будь-яких інших іонів), можуть бути використані для формування опромінюючих іонних пучків. Зокрема, суміші відносно легких і відносно важчих іонів можуть бути використані в одиночному іонному пучку. У деяких варіантах здійснення пучки іонів для опромінення матеріалів включають в себе позитивно заряджені іони. Позитивно заряджені іони можуть включати в себе, наприклад, позитивно заряджені іони водню (наприклад, протони), іони інертних газів (наприклад, гелій, неон, аргон), іони вуглецю, іони азоту, іони кисню, іони кремнію, іони фосфору і іони металів, такі як іони натрію, іони кальцію і/або іони заліза. Без прагнення прив'язки до якої-небудь конкретної теорії вважається, що такі позитивно заряджені іони хімічно поводяться як частини 11 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кислот Льюїса при впливі на матеріали, при цьому ініціюючи і сприяючи реакціям катіонактивованого розриву ланцюга в окиснювальному оточенні. У певних варіантах здійснення пучки іонів для опромінення матеріалів включають в себе негативно заряджені іони. Негативно заряджені іони можуть включати в себе, наприклад, негативно заряджені іони водню (наприклад, гідрид-іони) і негативно заряджені іони різних відносно електронегативних ядер (наприклад, іони кисню, іони азоту, іони вуглецю, іони кремнію, іони фосфору). Без прагнення прив'язки до якої-небудь конкретної теорії вважається, що такі негативно заряджені іони хімічно поводяться як частини основ Льюїса при впливі на матеріали, при цьому викликаючи реакції аніонного розриву ланцюга у відновному оточенні. У деяких варіантах здійснення пучки іонів для опромінення матеріалів можуть включати в себе нейтральні атоми. Наприклад, який-небудь один або декілька атомів водню, атомів гелію, атомів вуглецю, атомів азоту, атомів кисню, атомів неону, атомів кремнію, атомів фосфору, атомів аргону і атомів заліза можуть бути включені в пучки, які використовуються для опромінення матеріалу біомаси. Загалом, в пучках може бути представлена суміш яких-небудь двох або більше вищезазначених типів атомів (наприклад, трьох або більше, чотирьох або більше). У певних варіантах здійснення пучки іонів для опромінення матеріалів включають в себе + + + + + + + + + однозарядні іони, такі як один або декілька з Н , H , He , Ne , Ar , С , С , О , O , N , N , Si , Si , Р , + + + P , Na , Ca і Fe . У деяких варіантах здійснення пучки іонів можуть включати в себе 2+ 3+ 4+ 3+ 5+ 3 2+ 2 2 2+ 4+ многозарядні іони, такі як один або декілька з C , C , C , N , N , N ", О , O ", О2 ", Si , Si , 24Si і Si . Загалом, пучки іонів можуть також включати в себе складні багатоядерні іони, які несуть кратний позитивний або негативний сигнал. У певних варіантах здійснення завдяки структурі багатоядерного іона позитивний або негативний сигнали можуть бути ефективно розподілені по всій структурі іона. У деяких варіантах здійснення позитивний або негативний сигнали можуть бути частково локалізованими на інших ділянках структури іонів. Електромагнітне випромінювання У варіантах здійснення, в яких опромінення здійснюється електромагнітним випромінюванням, електромагнітне випромінювання може мати, наприклад, енергію на фотон (в 2 3 4 5 6 електронвольтах) більше 10 еВ, наприклад, більше 10 , 10 , 10 , 10 або навіть більше 10 еВ. У 4 деяких варіантах здійснення електромагнітне випромінювання має енергію на фотон між 10 і 7 5 6 10 , наприклад, між 10 і 10 еВ. Електромагнітне випромінювання може мати частоту, 16 17 18 19 20 21 наприклад, більшу 10 Гц, більше 10 Гц, 10 , 10 , 10 або навіть більшу 10 Гц. У деяких 18 22 варіантах здійснення електромагнітне випромінювання має частоту між 10 і 10 Гц, 19 21 наприклад, між 10 і 10 Гц. Дози У деяких варіантах здійснення опромінення (будь-яким джерелом випромінювання або поєднанням джерел) виконується доти, доки матеріал отримає дозу щонайменше 0,25 МРад, наприклад, щонайменше 1,0 МРад щонайменше 2,5 МРад щонайменше 5,0 МРад або щонайменше 100 МРад. У деяких варіантах здійснення опромінення виконується доти, доки матеріал отримає дозу між 1,0 Мрад і 6,0 Мрад, наприклад, між 1,5 МРад і 4,0 МРад. У деяких варіантах здійснення опромінення виконується до потужності дози між 5,0 і 15000 кРад/год, наприклад, між 100 і 7500 кРад/год або між 500 і 3500 кРад/год. У деяких варіантах здійснення використовуються два або більше джерел випромінювання, такі як два або більше іонізуючих випромінювання. Наприклад, зразки можуть бути оброблені в будь-якому порядку пучки електронів, з подальшим гамма-випромінюванням і УФ світлом, в діапазоні довжин хвиль від близько 100 нм до близько 280 нм. У деяких варіантах здійснення зразки обробляються трьома джерелами випромінювання, такими як пучок електронів, гаммавипромінювання і УФ світло великої енергії. Руйнування ультразвуком Для переробки широкого спектра матеріалів з різних джерел для виділення корисних речовин з матеріалів і для забезпечення частково зруйнованого органічного матеріалу (коли використовується органічний матеріал), який використовується як вхідна величина для додаткових етапів і/або послідовностей, може бути використана одна або більше однієї послідовності руйнування ультразвуком. Руйнування ультразвуком може зменшувати молекулярну вагу і/або впорядкованість структури матеріалів, таких як один або декілька описаних в даному документі матеріалів, наприклад, один або декілька джерел вуглеводів, таких як целюлозні і лігноцелюлозні матеріали або крохмалисті матеріали. У одному зі способів первинний матеріал, який включає в себе целюлозу, що має перше значення середньої молекулярної ваги (MN1), диспергується в середовищі, такому як вода, і обробляється ультразвуком і/або іншим чином піддається кавітації для забезпечення 12 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вторинного матеріалу, який включає в себе целюлозу, що має друге значення середньої молекулярної ваги (MN2), нижче, ніж перше значення молекулярної ваги. Вторинний матеріал (або первинний і вторинний матеріал в певних варіантах здійснення) може бути об'єднаний з мікроорганізмом (з або без ферментативної обробки), який може використати вторинний і/або первинний матеріал для вироблення палива, яке є або включає в себе водень, спирт, органічну кислоту, вуглеводень або суміш будь-чого з них. Оскільки целюлоза у вторинному матеріалі має знижену молекулярну вагу відносно первинного матеріалу і, в деяких випадках, також знижений рівень впорядкованості, то вторинний матеріал, загалом, більш дисперсний, що піддається розбуханню і/або розчинний в 6 розчині, що містить мікроорганізм, наприклад, в концентрації більше ніж 10 мікроорганізмів на мілілітр. Ці властивості роблять вторинний матеріал більш сприйнятливим до хімічної, ферментативної і/або мікробної атаки відносно первинного матеріалу, що значно збільшує швидкість вироблення і рівень вироблення необхідного продукту, наприклад, етанолу. Обробка ультразвуком може також стерилізувати матеріали, але не повинна бути використана, коли мається на увазі, що мікроорганізми повинні бути живими. У деяких варіантах здійснення друге значення середньої молекулярної ваги (M N2) менше першого значення середньої молекулярної ваги (MN1) більше ніж на близько 10%, наприклад, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50%, 60% або навіть більше ніж на близько 75%. У деяких випадках целюлоза вторинного матеріалу має ступінь впорядкованості (C2), який нижчий ступеня впорядкованості первинного матеріалу. Наприклад, (C2) може бути нижчий (C1) на більше ніж на близько 10%, наприклад, 15, 20, 25, 30, 35, 40 або навіть більше ніж на 50%. У деяких варіантах здійснення показник вихідного ступеня впорядкованості (перед обробкою ультразвуком) складає від близько 40 до близько 87,5%, наприклад, від близько 50 до близько 75% або від близько 60 до близько 70%, а показник ступеня впорядкованості після обробки ультразвуком складає від близько 10 до близько 50%, наприклад, від близько 15 до близько 45% або від близько 20 до близько 40%. Проте, в певних варіантах здійснення, наприклад, після екстенсивної обробки ультразвуком, можливо отримати показник ступеня впорядкованості нижчий 5%. У деяких варіантах здійснення матеріал після обробки ультразвуком по суті аморфний. У деяких варіантах здійснення вихідне значення середньої молекулярної ваги (перед обробкою ультразвуком) складає від близько 200000 до близько 3,200000, наприклад, від близько 250000 до близько 1,000000 або від близько 250000 до близько 700000, а значення середньої молекулярної ваги після обробки ультразвуком складає від близько 50000 до близько 200000, наприклад, від близько 60000 до близько 150000 або від близько 70000 до близько 125,000. Проте, а деяких варіантах здійснення, наприклад, після екстенсивної обробки ультразвуком, можливо набути значення середньої молекулярної ваги менше ніж близько 10000 або навіть менше ніж близько 5,000. У деяких варіантах здійснення вторинний матеріал може мати рівень окисненості (О2) більший, ніж рівень окисненості (O1) первинного матеріалу. Вищий рівень окисненості матеріалу може сприяти його дисперсності, здатності розбухати і/або розчинності, при цьому додатково збільшуючи сприйнятливість матеріалу до хімічної, ферментативної або мікробної атаки. У деяких варіантах здійснення для збільшення рівня окисненості вторинного матеріалу відносно первинного матеріалу обробка ультразвуком проводиться в окисненому середовищі, з виробленням при цьому вторинного матеріалу, який більш окиснений, ніж первинний матеріал. Наприклад, вторинний матеріал може мати більше гідроксильних груп, альдегідних груп, кетонових груп, складоефірних груп або груп карбонової кислоти, що підвищує його гідрофільність. У деяких варіантах здійснення середовище для руйнування ультразвуком - водне. При бажанні середовище може включати в себе окисник, такий як пероксид (наприклад, пероксид водню), диспергуючий агент і/або буфер. Приклади диспергуючих агентів включають в себе іонні диспергуючі агенти, наприклад, лаурилсульфат натрію, і неіонні диспергуючі агенти, наприклад, поліетиленгліколь. У інших варіантах здійснення середовище для руйнування ультразвуком - безводне. Наприклад, обробка ультразвуком може бути виконана у вуглеводні, наприклад, толуолі або гептані, простому ефірі, наприклад, діетиловому ефірі або тетрагідрофурані або навіть в зрідженому газі, такому як аргон, ксенон або азот. Без прагнення прив'язки до якої-небудь конкретної теорії вважається, що обробка ультразвуком руйнує зв'язки в вуглецевмісному матеріалі за допомогою утворення пухирців в середовищі, що містить целюлозу, які збільшуються і потім різко лопаються. Під час лопання пухирців, що відбувається менше ніж за наносекунду, імплозивна сила збільшує локальну 13 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 температуру всередині пухирця до близько 5100 К (в деяких випадках навіть вище, див. Суслик і інш., Nature 434, 52-55) і генерує тиск від близько декількох сотень атмосфер до понад 1000 атмосфер або більше. Вважається, що це є тими високими температурами і тиском, які руйнують зв'язки. Крім всього іншого, без прагнення прив'язки до якої-небудь конкретної теорії, вважається, що результатом є зменшений ступінь впорядкованості щонайменше частково від надто високих 11 швидкостей охолоджування при лопанні пухирців, яка може бути більшою, ніж на близько 10 К/с. Високі швидкості охолоджування загалом не дозволяють целюлозі упорядковуватися і кристалізуватися, що приводить до матеріалів, які мають знижений ступінь впорядкованості. Ультразвукові пристрої і ультразвукова хімія обговорюються, наприклад, Оллі і інш. в Патенті США № 5766764; Робертс, в Патенті США № 5828156; Масон, Chemistry with Ultrasound (Хімія з ультразвуком), Elsevier, Оксфорд, (1990); Суслик (Редактор), Ultrasound: its Chemical, Physical and Biological Effects (Ультразвук: хімічні, фізичні і біологічні ефекти), VCH, Weinheim, (1988); Прайс, "Current Trends in Sonochemistry" (Сучасні тенденції ультразвукової хімії), Royal Society of Chemistry, Кембрідж, (1992); Суслик і інш., Ann. Rev. Mater. Sci. 29, 295, (1999); Суслик і інш., Nature 353, 414 (1991); Хиллер і інш., Phys. Rev. Lett. 69, 1182 (1992); Барбер і інш., Nature, 352, 414 (1991); Суслик і інш., J. Am. Chem. Soc., 108, 5641 (1986); Танг і інш., Chem. Comm., 2119 (2000); Ванг і інш., Advanced Mater., 12, 1137 (2000); Ландау і інш., J. of Catalysis, 201, 22 (2001); Перкас і інш., Chem. Comm., 988 (2001); Нікітенко і інш., Angew. Chem. Inter. Ed. (Грудень 2001); Шафи і інш., J. Phys. Chem В 103, 3358 (1999); Авіві і інш., J. Amer. Chem. Soc. 121, 4196 (1999); і Авіві і інш., J. Amer. Chem. Soc. 122,4331 (2000). Піроліз Одна або декілька послідовностей переробки піролізом можуть бути використані для переробки вуглецевмісних матеріалів з різних джерел для добування корисних речовин з матеріалів і для забезпечення частково зруйнованих матеріалів, які служать як вхідна величина для додаткових етапів переробки і/або їх послідовностей. У одному з прикладів первинний матеріал, що містить целюлозу, яка має перше значення середньої молекулярної ваги (MN1), піддається піролізу, наприклад, шляхом нагрівання первинного матеріалу в трубчастій печі (в присутності або за відсутності кисню) для забезпечення вторинного матеріалу, який включає в себе целюлозу, що має друге значення середньої молекулярної ваги (MN2) нижче, ніж перше значення середньої молекулярної ваги. Вторинний матеріал (або первинний і вторинний матеріал в певних варіантах здійснення) змішуються з мікроорганізмом (з або без кислотної або ферментативної обробки), який може використовувати первинний і/або вторинний матеріал для вироблення палива, яке є або включає в себе водень, спирт (наприклад, етанол або бутанол, такий як н-, втор- або третбутанол), органічну кислоту або суміші будь-якого з них. Оскільки целюлоза вторинного матеріалу має знижене значення середньої молекулярної ваги відносно первинного матеріалу і в деяких випадках також знижений ступінь впорядкованості, то вторинний матеріал, загалом, є більш дисперсним, що піддається набуханню і/або розчиняється в розчині, що містить мікроорганізм, наприклад, в концентрації 6 більше 10 мікроорганізмів на мл. Ці властивості роблять вторинний матеріал більш сприйнятливим до хімічної, ферментативної і/або мікробної атаки відносно первинного матеріалу, що може значно підвищувати швидкість вироблення і/або рівень вироблення необхідного продукту, наприклад, етанолу. Піроліз може також стерилізувати первинні і вторинні матеріали. У деяких варіантах здійснення друге значення середньої молекулярної ваги (M N2) менше першого значення середньої молекулярної ваги (MN1) більше ніж на близько 10%, наприклад, на 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50%, 60%, або навіть більше ніж на близько 75%. У деяких випадках целюлоза вторинного матеріалу має ступінь впорядкованості (C2) нижчий, ніж ступінь впорядкованості (C1) целюлози первинного матеріалу. Наприклад, (C2) може бути нижчий (C1) на більше ніж близько 10%, наприклад, на 15, 20, 25, 30, 35, 40 або навіть на близько 50%. У деяких варіантах здійснення вихідна ступінь впорядкованості (перед піролізом) складає від близько 40 до близько 87,5%, наприклад, від близько 50 до близько 75% або від близько 60 до близько 70%, а показник ступеня впорядкованості після піролізу складає від близько 10 до близько 50%, наприклад, від близько 15 до близько 45% або від близько 20 до близько 40%. Проте, в певних варіантах здійснення, наприклад, після естенсивного піролізу, можливо отримати показник ступеня впорядкованості нижчий ніж 5%. У деяких варіантах здійснення матеріал після піролізу по суті аморфний. 14 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У деяких варіантах здійснення вихідне значення середньої молекулярної ваги (перед піролізом) складає від близько 200000 до близько 3200000, наприклад, від близько 250000 до близько 1000000 або від близько 250000 до близько 700000, а значення середньої молекулярної ваги після піролізу складає від близько 50000 до близько 200000, наприклад, від близько 60000 до близько 150000 або від близько 70000 до близько 125000. Проте, в деяких варіантах здійснення, наприклад, після екстенсивного піролізу, можливо отримати значення середньої молекулярної ваги менше ніж близько 10000 або навіть менше ніж близько 5000. У деяких варіантах здійснення вторинний матеріал може мати рівень окисненості (O2) більший, ніж рівень окисненості (O1) первинного матеріалу. Вищий рівень окисненості матеріалу може сприяти його дисперсності, здатності розбухати і/або розчинності, при цьому додатково збільшуючи сприйнятливість матеріалу до хімічної, ферментативної або мікробної атаки. У деяких варіантах здійснення для збільшення рівня окисненості вторинного матеріалу відносно первинного матеріалу піроліз проводиться в окиснювальному середовищі, з виробленням при цьому вторинного матеріалу, який більш окиснений, ніж первинний матеріал. Наприклад, вторинний матеріал може мати більше гідроксильних груп, альдегідних груп, кетонових груп, складноефірних груп або груп карбонової кислоти, що підвищує його гідрофільність. У деяких варіантах здійснення піроліз матеріалів безперервний. У інших варіантах здійснення матеріали піддаються піролізу в установлений час, і після цього їх залишають охолоджуватися протягом другого установленого часу перед повторним піролізом. Окиснення Одна або декілька послідовностей окиснювальної переробки можуть бути використані для переробки вуглецевмісних матеріалів з різних джерел для витягання корисних речовин з матеріалів і для забезпечення частково зруйнованих матеріалів, які служать вхідною величиною для додаткових етапів переробки і/або їх послідовностей. У одному з способів первинний матеріал, який містить целюлозу, яка має перше значення середньої молекулярної ваги (MN1) і має перший вміст кисню (O1), окиснюється, наприклад, шляхом нагрівання первинного матеріалу в потоці повітря або збагаченого киснем повітря для забезпечення вторинного матеріалу, що включає в себе целюлозу, яка має друге значення середньої молекулярної ваги (MN2) і має другий вміст кисню (O2) вищий, ніж перший вміст кисню (O1). Такі матеріали можуть також змішуватися з твердою речовиною і/або рідиною. Рідина і/або тверда речовина можуть включати в себе мікроорганізм, наприклад, бактерію і/або фермент. Наприклад, бактерія і/або фермент можуть діяти на целюлозний або лігнінцелюлозний матеріал для вироблення палива, такого як етанол або попутний продукт, такий як білок. Палива і попутні продукти описані в заявці FIBROUS MATERIALS AND COMPOSITES (Волокнисті матеріали і композиції), USSN 11/453,951, зареєстрованій 15 червня 2006 року. Весь зміст вищенаведених заявок включений в даний документ за допомогою посилання. У деяких варіантах здійснення друге значення середньої молекулярної ваги не більше ніж на 97% менше першого значення середньої молекулярної ваги, наприклад, не більше ніж на 95% 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 30, 20, 12,5, 100, 7,5, 5,0, 4,0, 3,0, 2,5, 2,0 або навіть не більше ніж на 1% менше першого показника середньої молекулярної ваги. Величина зменшення молекулярної ваги буде залежати від застосування. Наприклад, в деяких переважних варіантах здійснення, які забезпечують композиції, друге значення середньої молекулярної ваги по суті таке ж, як перше значення середньої молекулярної ваги. У інших застосуваннях, таких як виробництво етанолу або іншого палива або побічного продукту, звичайно переважні вищі величини зменшення молекулярної ваги. У деяких варіантах здійснення, в яких матеріали використовуються для виробництва палива або попутного продукту, вихідне значення середньої молекулярної ваги (перед окисненням) складає від близько 200000 до близько 3200000, наприклад, від близько 250000 до близько 1,000000 або від близько 250000 до близько 700000, а значення середньої молекулярної ваги після окиснення складає від близько 50000 до близько 200000, наприклад, від близько 60000 до близько 150000 або від близько 70000 до близько 125000. Проте, в деяких варіантах здійснення, наприклад, після екстенсивного окиснення, можливо отримати значення середньої молекулярної ваги менше ніж на близько 10000 або навіть менше ніж на близько 5000. У деяких варіантах здійснення другий вміст кисню щонайменше на 5% вищий, ніж перший вміст кисню, наприклад, на 7,5% вищий, на 10% вищий, на 12,5% вищий, на 15% вищий або на 17,5% вищий. У деяких переважних варіантах здійснення другий вміст кисню щонайменше на близько 20% вищий, ніж перший вміст кисню первинного матеріалу. Вміст кисню вимірюється за допомогою елементарного аналізу за допомогою піролізу зразка в печі, що працює при 1300ºС 15 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 або вище. Прийнятним елементарним аналізатором є аналізатор LECO CHNS-932 з піччю для високотемпературного піролізу VTF-900. Без прагнення прив'язки до якої-небудь конкретної теорії вважається, що окиснення підвищує кількість водень-зв’язувальних груп в матеріалі, наприклад, лігноцелюлозному або целюлозному матеріалі. Приклади таких водень-зв’язувальних груп включають в себе гідроксильні групи, альдегідні групи, кетонові групи, карбоксильні групи або ангідридні групи. Такі групи можуть підвищувати дисперсність матеріалу і/або його розчинність (наприклад, в рідині). Звичайно окиснення матеріалу здійснюється в окиснювальному середовищі. Наприклад, окиснення може виконуватися або прискорюватися піролізом в окиснювальному середовищі, в такому як повітря або збагачене аргоном повітря. Для сприяння окисненню до матеріалу перед або під час окиснення можуть бути додані різні хімічні агенти, такі як окисник, кислоти або основи. Наприклад, перед окисненням може бути доданий пероксид (наприклад, пероксид бензоїлу). Деякі окиснювальні методи зниження стійкості вуглецевмісного матеріалу, такого як вугілля або целюлозний або лігноцелюлозний матеріал, використовують реактиви Фентона або хімічні склади типу Фентон. Хімічні склади типу Фентон обговорюються Пестовським і інш., Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 6871-6874, повне розкриття змісту яких, таким чином, включене в даний документ за допомогою посилання. Загалом, для використання таких способів забезпечується первинний матеріал, що має перший рівень стійкості, такий як целюлозний або лігноцелюлозний матеріал, і змішується з однією або більше сполуками, які включають в себе один або декілька нерадіоактивних груп 5, 6, 7, 8, 9, 10 або 11 елементів, що зустрічаються в природі, для забезпечення суміші. За вибором один або декілька окисників, здатних підвищити ступінь окиснення щонайменше деяких елементів, також змішуються зі сумішшю. Суміші дозволяють контактувати з матеріалом, і такий контакт підтримується протягом проміжку часу і при умовах, достатніх для забезпечення вторинного матеріалу, такого як целюлозний або лігноцелюлозний матеріал, що має другий рівень стійкості нижчий, ніж перший рівень стійкості. У деяких варіантах здійснення один або декілька елементів мають ступінь окиснення 1+, 2+, 3+, 4+ або 5+. У випадках, що заслуговують особливої уваги один або декілька елементів включають в себе Mn, Fe, Co, Ni, Cu або Zn, переважно Fe або Co. Наприклад, Fe або Co можуть бути у вигляді сульфату, наприклад, сульфат заліза (II) або заліза (III). У випадках, що заслуговують особливої уваги один або декілька елементів мають ступінь окиснення 2+, 3+ або 4+. Наприклад, залізо може бути у вигляді заліза (II), заліза (III) або заліза (IV). Типові сполуки заліза (II) включають в себе гептагідрат сульфату заліза, ацетилацетонат заліза (II), (+)-L-аскорбат заліза (II), бромід заліза (II), хлорид заліза (II), гідрат хлориду заліза (II), тетрагідрат хлориду заліза (II), тетрагідрат сульфату етилендіамонію заліза (II), фторид заліза (II), гідрат глюконату заліза (II), дегідрат D-глюконату заліза (II), йодид заліза (II), гідрат лактату заліза (II), молібдат заліза (II), дегідрат оксалату заліза (II), оксид заліза (II), оксид заліза (II, III), гідрат перхлорату заліза (II), фталоціанін заліза (II), комплекс фталоціаніну заліза (II) і біспіридину, гептагідрат сульфату заліза (II), гідрат сульфату заліза (II), сульфід заліза (II), гексагідрат тетрафторборат заліза (II), титанат заліза (II), гексагідрат сульфату амонію заліза (II), амоній сульфат заліза (II), дикарбонільний димер циклопентадієнілу заліза (II), гідрат заліза (III) натрієвої солі етилендіамінтетраоцтової кислоти і лимоннокисле залізо. Типові сполуки заліза (III) включають в себе ацетилацетонат заліза (III), бромід заліза (III), хлорид заліза (III), гексагідрат хлориду заліза (III), розчин хлориду заліза (III), хлорид заліза (III) на силікатному гелі, цитрат заліза (III), триосновний моногідрат, фероціанід заліза (III), фторид заліза (III), тригідрат фториду заліза (III), нонагідрат нітрату заліза (III), нітрат заліза (III) на силікатному гелі, гексагідрат оксалату заліза (III), оксид заліза (III), гідрат перхлорату заліза (III), фосфат заліза (III), дегідрат фосфату заліза (III), гідрат фосфату заліза (III), тетрагідрат фосфату заліза (III), фталоціанін хлориду заліза (III), фталоціанін -4, 4', 4", 4' "-тетра сульфонову кислоту заліза (III), сполуку з мононатрієвою сіллю гідроокиси кисню, пірофосфат заліза (III), гідрат сульфату заліза (III), гексагідрат п-толуенсульфонату заліза (III), трис(2,2,6,6тетраметил-3,5-гептандіонат) заліза (III) і амоній цитрат заліза (III). Типові сполуки кобальту (II) включають в себе ацетат кобальту (II), тетрагідрат ацетату кобальту (II), гідрату ацетилацетонату кобальту (II), бензоїлацетонат кобальту (II), бромід кобальту (II), гідрат броміду кобальту (II) і гідрат карбонату кобальту (II). Типові сполуки кобальту (III) включають в себе ацетилацетонат кобальту (III), фторид кобальту (III), оксид кобальту (III), трихлорид сепулчрату кобальту (III), хлориду гексаміну кобальту (III), гексафторфосфат біс(циклопентадієнілу) кобальту (III) і гексафторфосфат біс(циклоетилпентадієнілу) кобальту (III). 16 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Типові окисники включають в себе перекиси, такі як перекис водню і бензоїлу, персульфати, такі як персульфат амоній, активовані форми кисню, такі як озон, перманганати, такі як перманганат калію, перхлорати, такі як перхлорат натрію, і гіпохлорити, такі як гіпохлорит натрію (господарський відбілювач). У деяких випадках pH підтримується на рівні або нижче 5,5 під час контакту, таку як між 1 і 5, між 2 і 5, між 2,5 і 5 або між близько 3 і 5. Умови можуть також включати в себе інтервал часу контакту між 2 і 12 годинами, наприклад, між 4 і 10 годинами або між 5 і 8 годинами. У деяких випадках умови включають в себе температури, що не перевищують 300ºС, наприклад, не перевищують 250, 200, 150, 100 або 50ºС. У особливо переважних випадках температура по суті залишається кімнатною, наприклад, на рівні або близько 20-25ºС. У деяких переважних варіантах здійснення один або декілька окисників застосовуються до первинного целюлозного або лігноцелюлозному матеріалу у вигляді газу, такого як озон, що генерується in-situ за допомогою опромінення первинних целюлозного або лігноцелюлозного матеріалу і однієї або декількох сполук через повітря пучком частинок, таких як електрони. У деяких переважних варіантах здійснення первинний целюлозний або лігноцелюлозний матеріал спочатку диспергується у воді або водному середовищі, яке включає в себе одну або декілька сполук, диспергованих і/або розчинених там, після періоду вимочування вода видаляється (наприклад, незв'язана або вільна вода видаляється фільтрацією), і після цього один або декілька окисників застосовуються до суміші у вигляді газу, такого як озон, що генерується in-situ за допомогою опромінення первинних целюлози або лігнінцелюлози і однієї або декількох сполук через повітря пучком частинок, таких як електрони (наприклад, при цьому кожний з них прискорений різницею потенціалів між 3 МеВ і 10 МеВ). Вимочування може розкривати внутрішні ділянки для окиснення. У деяких варіантах здійснення суміш включає в себе одну або декілька сполук і один або декілька окисників, а молярне співвідношення однієї або декількох сполук і одного або декількох окисників складає від близько 1:1000 до близько 1:25, таке як від близько 1:500 до близько 1:25 або від близько 1:100 до близько 1:25. У деяких варіантах здійснення суміш додатково включає в себе один або декілька гідрохінонів, таких як 2,5-диметоксигідрохінон (ДМГХ) і/або один або декілька бензохінонів, таких як 2,5-диметокси-1,4-бензохінон (ДМБХ), які можуть сприяти реакціям перенесення електронів. У деяких переважних варіантах здійснення один або декілька окисників електрохімічно генеровані in-situ. Наприклад, перекис водню і/або озон можуть бути вироблені електрохімічно при контакті або в реакційній посудині. Додаткові процеси для надання розчинності, зниження стійкості або для функціоналізації Будь-які процеси цього пункту можуть бути використані окремо від яких-небудь процесів, описаних в даному документі, або в поєднанні з якими-небудь процесами, описаними в даному документі (в будь-якому порядку): паровий вибух, обробка кислотою (включаючи обробку концентрованими і розведеними мінеральними кислотами, такими як сірчана кислота, соляна кислота і органічними кислотами, такими як трифтороцтова кислота), обробка основою (наприклад, обробка вапном або гідроксидом натрію), обробка ультрафіолетом, обробка гвинтовою екструзією (див., наприклад, заявку на патент США №61/073530, подану 18.11.2008), обробку розчинником (наприклад, обробка іонними рідинами) і холодним розмелювання (див., наприклад, заявку на патент США № 61/081709). Термохімічне перетворення Процес термохімічного перетворення включає в себе зміну молекулярної структури вуглецевмісного матеріалу при підвищених температурах. Конкретні приклади включають в себе газифікацію, піроліз, переформування, часткове окиснення і їх комбінації (в будь-якому порядку). Газифікація переводить вуглецевмісні матеріали в синтез-газ (сингаз), який включає в себе метанол, монооксид вуглецю, діоксид вуглецю і водень. Багато мікроорганізмів, таких як ацетогени або гомоацетогени, здатні використовувати сингаз з термохімічного перетворення вугілля або біомаси для вироблення продуктів, які включають в себе спирт, карбонову кислоту, сіль карбонової кислоти, ефір карбонової кислоти і їх суміш. Газифікація вуглецевих матеріалів, таких як вугілля або біомаса (наприклад, целюлозні або лігноцелюлозні матеріали) може бути виконана за допомогою множини технологій. Наприклад, газифікація може бути виконана з використанням поетапного парового перетворення в реакторі з псевдозрідженим шаром, в якому вуглецевий матеріал спочатку піддається піролізу за відсутності кисню і після цього піролізні випаровування перетворюються в синтез-газ з парою, забезпеченою доданими воднем і киснем. У такій технології відбувається процес нагрівання від вугілля, що горить. Інша 17 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 технологія використовує реактор з шнековим буром, в якому волога (і кисень) вводяться на стадії піролізу і процес нагрівання генерується від горіння якого-небудь газу, виробленого на пізній стадії. Інша технологія використовує перетворення захоплюваного потоку, в якому як зовнішній потік, так і повітря вводяться в однокамерний реактор для газифікації. У частковій окиснювальній газифікації чистий кисень використовується без пари. Виробництво кислот, складних ефірів і інших продуктів, що утворюються при згорянні палива Типові ресурси біомаси містять целюлозу, геміцелюлозу і лігнін з меншою кількістю білків, речовин, що екстрагуються, і мінералів. Як описано в даному документі, комплекс вуглеводів, що містяться у фракціях целюлози і геміцелюлози, може бути перероблений в цукрів, що піддаються ферментації, з використанням описаних в даному документі процесів обробки, якщо потрібно, разом з кислотним або ферментативним гідролізом. Так само, як розглянуто в даному документі, вивільнені цукри можуть бути перетворені у множину продуктів, таких як спирти або органічні кислоти. Те, який вийде продукт, залежить від використаного мікроорганізму і умов, при яких здійснюється біообробка. Наприклад, при використанні гомоацетогену для перетворення глюкози в ацетат, оцтову кислоту або суміш таких (представлено рівнянням прямо внизу), С6H12O6 → 3CH3COOH вихід реакції по вуглецю становить майже 100% і ацетат, що виходить, містить близько 94% хімічної енергії вихідної глюкози (не враховуючи виробництво клітинної маси). Ефективність використання хімічної енергії визначається як відношення теплоти згоряння продуктів до теплоти згоряння сировини, помножене на 100 для перетворення в проценти. Наприклад, значення з Таблиці 3.7 Роелс Дж. А., Energetics and Kinetics in Biotechnology (Енергетика і кінетика в біотехнології), Elsevier Biomedical, 1983, теплота згоряння (на основі ВТС) глюкози і оцтової кислоти становить 2807 кДж/моль і 876 кДж/моль відповідно, так що ефективність використання енергії для цієї реакції становить (3876/2807)100=93,4%. Багато бактерій, таких як анаеробні бактерії, здатні до ферментування компонентів сингазу (CO, H2, CO2) в корисні продукти. Таблиця 1 демонструє те, що багато гомоацетогенів будуть продукувати ацетат з сумішей сингазу на рівні близько 77% хімічної ефективності енергії. Інший клас бактерій, відомий як гетероацетогени, може виробляти етанол безпосередньо з сумішей сингазу і вихідної сировини сингазу. Наприклад, Acetonema і Eubacterium (Butyribacterium) можуть виробляти суміші ацетату і масляної кислоти з багатьох описаних в даному документі матеріалів. Таблиця 1 Приклади ефективності використання хімічної енергії гомоацетогенами і гетероацетогенами Ефективність використання хімічної енергії, % Гомоацетогени 4CO+2H2O→CH3COOH+2CO2 4CO+2H2O→CH3COOH+2CO2 2CO2+4H2→CH3COOH+2H2O Гетероацетогени - етанол як основний продукт 6CO+3H2O→CH3CH2COOH+4CO2 2CO+4H2→CH3CH2COOH+2H2O 2CO2+6H2→CH3CH2COOH+3H2O 77,4 77,0 76,6 80,6 80,1 79,8 (розрахунки основані на значеннях в Роелс Дж.А. Енергетика і кінетика в біотехнології, Elsevier Biomedical, 1983) 35 40 Типові характерні продукти такого гомоацетогенного і гетероацетогенного перетворення (наприклад, ферментації) включають в себе ацетат, пропіонат, бутират, водень, діоксид вуглецю і метан. Для переведення більшості продуктів в ацетат може бути використана чиста культура одного або більше гомоацетогенів. Цей ацетат після цього може бути виділений у вигляді органічної солі або органічної кислоти, або додатково перетворений в альдегід, складний ефір, спирт або алкен. Суміш органічної кислоти, що отримується, може бути виділена і/або перетворена в солі органічної кислоти, кислоти, альдегіди, складні ефіри, спирти, алкени. При бажанні суміші можуть бути розділені на відносно чисті фракції. 18 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Як цукровий, так і сингазний шляхи в ацетогенах і інших бактеріях можуть бути використані для переведення вуглецю і хімічної енергії будь-якої вихідної сировини, описаної в даному документі, в ацетат або який-небудь інший продукт або супутній продукт, описаний в даному документі (фактичні продукти і супутні продукти залежать від мікроорганізму і застосовуваних умов). Однією з переваг використання як цукрів, так і сингазу для перетворення є те, що це усуває будь-які обмеження на максимум отримуваної ефективності використання енергії, викликані обмеженням кількості вуглецю, присутнього в матеріалі вихідної сировини у вигляді таких, що піддаються ферментації і/або складних вуглеводів. Це особливо корисно для біомаси матеріалів вихідної сировини з відносно низькими рівнями енергії у вигляді вуглеводів, таких як лігноцелюлозний матеріал з високим вмістом лігніну. Звичайно різні мікроорганізми здатні виробляти декілька корисних продуктів, таких як паливо, впливом, наприклад, ферментуванням оброблюваних вуглецевмісних матеріалів. Мікроорганізм може бути натуральним мікроорганізмом або генно-інженерним мікроорганізмом. Наприклад, мікроорганізм може бути бактерією, наприклад, целюлолітичною бактерією, грибом, наприклад, дріжджами, рослиною або протистом, наприклад, водоростями, найпростішим або грибоподібним протистом, наприклад, міксоміцетами. Якщо організми сумісні, може бути використана суміш організмів. Мікроорганізми можуть бути аеробними і анаеробними. Мікроорганізм може бути гомоферментативним мікроорганізмом (виробляє єдиний або головним чином єдиний продукт). Мікроорганізм може бути гомоацетогенним мікроорганізмом, гомолактатним мікроорганізмом, бактерією пропіонової кислоти, бактерією масляної кислоти або бактерією молочної кислоти. Мікроорганізм може бути з роду, вибраного з групи Clostridium, Lactobacillus, Moorella, Thermoanaerobacter, Proprionibacterium, Propionispera, Anaerobiospirillum і Bacteriodes. У особливих випадках мікроорганізм може бути Clostridium formicoaceticum, Clostridium butyricum, Moorella thermoacetica, Thermoanaerobacter kivui, Lactobacillus delbrukii, Propionibacterium acidipropionici, Propionispera arboris, Anaerobiospirillum succinicproducens, Bacteriodes amylophilus або Bacteriodes ruminicola. Наприклад, використовується мікроорганізм, який може бути рекомбінантним мікроорганізмом, розробленим для вироблення необхідного продукту, такого як рекомбінантна Escherichia coli, трансформована одним або більше генів, здатних кодувати білки, які керують виробленням необхідного продукту (див., наприклад, патент США № 6852517, виданий 8 Лютого 2005). Інші мікроорганізми включають в себе штами роду Sacchromyces spp., наприклад, Sacchromyces cerevisiae (пекарські дріжджі), Saccharomyces distaticus, Saccharomyces uvarum; роду Kluyveromyces, наприклад, види Kluyveromyces marxianus, Kluyveromyces fragilis; роду Candida, наприклад, Candida pseudotropicalis, і Candida brassicae, роду Clavispora, наприклад, види Clavispora lusitaniae і Clavispora opuntiae роду Pachysolen, наприклад, види Pachysolen tannophilus, роду Bretannomyces наприклад, види Bretannomyces clausenii (Фліпідис Г. П., 1996, Cellulose bioconversion technology (Технологія біоконсервації целюлози), Handbook on Bioethanol: Production and Utilization (Посібник по біоетанолу: виробництво і використання), Віман К.Е., Taylor & Francis, Вашингтон, 179-212). Комерційно доступні дріжджі включають в себе, наприклад, Red Star®/Lesaffre Ethanol Red (що є в наявності у Red Star/Lesaffre, USA), FALI® (що є в наявності у Fleischmann's Yeast, підрозділ Burns Philip Food Inc., USA), SUPERSTART® (що є в наявності у Alltech), GERT STRAND® (що є в наявності у Gert Strand AB, Sweden) і FERMOL® (що є в наявності у DSM Specialties). Бактерії, які ферментують біомасу в етанол і інші продукти, наприклад, Zymomonas mobilis і Clostridium thermocellum (Philippidis, 1996, раніше). Лещин і інш. (International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 2002, 52, 1155-1160) виділили з лісового ґрунту анаеробну, мезофільну, целюлотичну бактерію Clostridiumphytofermentans sp. nov., яка перетворює целюлозу в етанол. Ферментування біомаси в етанол і інші продукти може бути реалізоване з використанням деяких типів термофільних і генно-інженерних мікроорганізмів, таких як Thermoanaerobacter species, включаючи Т. mathranii, і видів дріжджів, таких як Pichia species. Прикладом штаму Т. mathranii є A3M4, описаний Сонн-Хансен і інш. (Applied Microbiology and Biotechnology (Прикладна мікробіологія і біотехнолгія) 1993, 38, 537-541) або Ахрінг і інш.(Arch. Microbiol. 1997, 168, 114-119). Для сприяння розщепленню матеріалів, які включають в себе целюлозу (оброблену якимнебудь способом, описаним в даному документі, або необроблену), можуть бути використані один або навіть більше ферментів, наприклад, целюлолітичний фермент. У деяких варіантах здійснення матеріали, які включають в себе целюлозу, попередньо обробляються ферментом, наприклад, за допомогою змішування матеріалу і ферменту у водному розчині. Цей матеріал 19 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 може бути після цього змішаний з яким-небудь описаним в даному документі мікроорганізмом. У інших варіантах здійснення матеріали, які включають в себе целюлозу, один або декілька ферментів і мікроорганізмів, змішуються одночасно, наприклад, за допомогою змішування у водному розчині. Ферменти і руйнуючі біомасу організми, які розщеплюють біомасу, таку як целюлозні і/або лігнінові частини біомаси, містять або виробляють різні целюлолітичні ферменти (целулази), лігнінази або різні невеликі молекулярні метаболіти, що руйнують біомасу. Такі ферменти можуть бути комплексом ферментів, які діють синергічно для руйнування впорядкованості структури целюлозних і/або лігнінових частин біомаси. Приклади целюлолітичних ферментів включають в себе ендоглюканази, целобіогідролази, целобіази (Р-глюкозидази). Целюлозний субстрат спочатку гідролізується ендоглюканазами у випадкових місцях з виробленням олігомерних інтермедіатів. Ціінтермедіати далі є субстратами для екзорозщеплювальних глюконаз, таких як целобіогідролаза, для вироблення целобіози з кінців целюлозного полімеру. Целобіоза є водорозчинним 1,4-зв'язаним димером глюкози. Зрештою, целобіаза розщеплює целобіозу, виробляючи глюкозу. Целюлаза може руйнувати біомасу і може мати грибне або бактеріальне походження. Прийнятні ферменти включають в себе целюлази з родів Bacillus, Pseudomonas, Humicola, Fusarium, Thielavia, Acremonium, Chrysosporium and Trichoderma, і включають в себе види Humicola, Coprinus, Thielavia, Fusarium, Myceliophthora, Acremonium, Cephalosporium, Scytalidium, Penicillium або Aspergillus (див., наприклад, EP 458162), особливо целюлази, вироблені штамами, вибраними з видів Humicola insolens (рекласифікований як Scytalidium thermophilum, дивись, наприклад, патент США № 4435307), Coprinus cinereus, Fusarium oxysporum, Myceliophthora thermophila, Meripilus giganteus, Thielavia terrestris, Acremonium sp., Acremonium persicinum, Acremonium Acremonium, Acremonium brachypenium, Acremonium dichromosporum, Acremonium obclavatum, Acremonium pinkertoniae, Acremonium roseogriseum, Acremonium incoloratum і Acremonium furatum; переважно з видів Humicola insolens DSM 1800, Fusarium oxysporum DSM 2672, Myceliophthora thermophila CBS 117.65, Cephalosporium sp. RYM202, Acremonium sp. CBS 478.94, Acremonium sp. CBS 265.95, Acremonium persicinum CBS 169.65, Acremonium Acremonium AHU 9519, Cephalosporium sp. CBS 535.71, Acremonium brachypenium CBS 866.73, Acremonium dichromosporum CBS 683.73, Acremonium obclavatum CBS 311.74, Acremonium pinkertoniae CBS 157.70, Acremonium roseogriseum CBS 134.56, Acremonium incoloratum CBS 146.62 і Acremonium furatum CBS 299.70Н. Целюлолітичні ферменти можуть також бути отримані з Chrysosporium, переважно штаму Chrysosporium lucknowense. Крім того, можуть бути використані Trichoderma (особливо Trichoderma viride, Trichoderma reesei і Trichoderma koningii), алкаліфільна Bacillus (див., наприклад, патент США № 3844890 і EP 458162) і Streptomyces (див., наприклад, EP 458162). Інші способи використовують один або декілька лігніназ і/або руйнуючих біомасу ферментів для зниження стійкості целюлозних або лігноцелюлозних матеріалів. У таких способах забезпечується первинний целюлозний або лігноцелюлозний матеріал, що має перший рівень стійкості, і змішується з однією або декільком лігніназами і/або руйнуючими біомасу, наприклад, лігнін-руйнуючими організмами, так щоб був контакт з первинним целюлозним або лігноцелюлозним матеріалом. Контакт зберігається протягом проміжку часу, такого як між 2 і 24 годинами, наприклад, між 6 і 12 годинами, при відповідних умовах, наприклад, при pH нижче близько 6, такому як pH між 3 і 5,5 для вироблення вторинного лігноцелюлозного матеріалу, що має другий рівень стійкості нижчий, ніж перший рівень стійкості. Після зменшення стійкості вторинний целюлозний або лігноцелюлозний матеріал може бути введений в контакт з одним або більше ферментів і/або мікроорганізмів, наприклад, для вироблення описаного в даному документі продукту, наприклад, їжі або палива, наприклад, етанолу або бутанолу (наприклад, н-бутанолу) або якого-небудь продукту, описаного в якій-небудь заявці, включеній в даний документ шляхом посилання. Лігніназа може бути, наприклад, однією або декількома з марганецпероксидаз, лігнінпероксидаз або лаказ. У окремих варіантах виконання руйнуючий біомасу організм може бути, наприклад, одним або декількома з білої гнилі, бурої гнилі або м'якої гнилі. Наприклад, руйнуючий біомасу організм може бути Basidiomycetes fungus. У окремих варіантах здійснення руйнуючий біомасу організм є Phanerochaete chrysoporium або Gleophyllum trabeum. Лігнінази, руйнуючі біомасу організми і невеликі молекулярні метаболіти, описані Кірк і інш., Enzyme Microb. Technol. 1986, vol. 8, 27-32, Кірк і інш., Enzymes for Pulp and Paper Processing (Ферменти для переробки волокнистої маси і паперу), Розділ 1 (Roles for Microbial Enzymes in Pulp and Paper Processing (Роль мікробних ферментів в переробці волокнистої маси і паперу) і 20 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Кірк і інш., The Chemistry of Solid Wood (Хімія твердого дерева), Розділ 12 (Biological Decomposition of Solid Wood (Біологічне розкладання твердого дерева) (pp. 455-487). На Фіг. 2 показаний один спосіб вироблення етанолу з матеріалу, що включає в себе вуглецевмісні сполуки, такі як лігноцелюлозний матеріал, оброблений прискореними електронами, в якому менше ніж близько 75% по вазі вуглецевмісних сполук знаходяться в формі вуглеводів, який включає в себе біологічне перетворення (з або без ферментативного сприяння) частини матеріалу в оцтову кислоту, ефір оцтової кислоти (наприклад, метиловий або етиловий ефір), сіль оцтової кислоти або суміш оцтової кислоти, ефіру оцтової кислоти і солі оцтової кислоти (показані просто як CH3COOH і CH3COOR на фігурі) і перетворення іншої частини матеріалу з використанням термохімічного процесу (газифікації) для вироблення сингазу (суміш водню, монооксиду вуглецю і, в деяких випадках, діоксиду вуглецю або компонентів таких (що звичайно називаються відновним газом) - показана на фігурі як H2). Сингаз або компоненти такого далі реагують з оцтовою кислотою, ефіром оцтової кислоти, сіллю оцтової кислоти або сумішшю оцтової кислоти, ефіру оцтової кислоти і солі оцтової кислоти, наприклад, в присутності каталізатора і при високому тиску водню (наприклад, від 50 бар до 70 бар) для вироблення етанолу. Ефективність використання хімічної енергії цього методу вироблення етанолу може бути більшою, ніж ефективність використання хімічної енергії як окремого біологічного процесу перетворення, так і процесу перетворення, в якому весь матеріал спочатку піддається етапу термохімічного перетворення як частини процесу вироблення етанолу. У деяких випадках кислота і/або солі кислоти є продуктом(ами), виробленими за допомогою біологічного процесу. У деяких випадках кислота і/або солі кислоти можуть бути оброблені підкисленням або етерифікацією перед етапом реакції з утвореним в термохімічному процесі інтермедіатом. Наприклад, утворений біологічним процесом інтермедіат може включати в себе сіль карбонової кислоти, яка може бути підкислена до карбонової кислоти. Наприклад, утворений біологічним процесом інтермедіат може включати в себе карбонову кислоту, яка може бути етерифікована метанолом або етанолом з утворенням відповідних ефірів карбонової кислоти. Підкислення і етерифікація можуть бути виконані біологічним або хімічним методом. Наприклад, в одному варіанті здійснення, підкислення може включати в себе введення діоксиду вуглецю або кислоти з нижчим pKa, ніж у карбонової кислоти, яка піддається підкисленню, в розчин солі карбонової кислоти. У іншому варіанті здійснення підкислення може включати в себе введення третинного аміну з діоксидом вуглецю для утворення комплексу кислота/амін. Цей процес може додатково включати в себе контакт комплексу кислота/амін з розчинником, що не змішується з водою, для утворення ефіру розчинника, що не змішується з водою, і карбонової кислоти. Способи підкислення і етерифікації описані більш детально в WO 2005/073161, опублікованому 11 Серпня, 2005 і в WO 00/53791, опублікованому 14 Вересня, 2000. На Фіг. 3 показаний ще один спосіб вироблення етанолу з матеріалу, що включає в себе вуглецевмісні сполуки, такі як лігноцелюлозний матеріал, оброблений озоном або розчином Фентона, який включає в себе біологічне перетворення (з або без ферментативного сприяння) частини матеріалу в оцтову кислоту, ефір оцтової кислоти, сіль оцтової кислоти або суміш оцтової кислоти, ефіру оцтової кислоти і солі оцтової кислоти (показані просто як CH3COOH і CH3COOR на фігурі) і перетворення іншої частини матеріалу з використанням термохімічного процесу (газифікації) для вироблення сингазу. Частина сингазу в формі монооксиду вуглецю і водню подається в біологічний процес під час перетворення. Інша частина сингазу (водень) використовується для реакції з оцтовою кислотою, ефіром оцтової кислоти, сіллю оцтової кислоти або сумішшю оцтової кислоти, ефіру оцтової кислоти і солі оцтової кислоти, наприклад, в присутності каталізатора і при високому тиску водню (наприклад, від 25 або 50 бар до 700 бар) для вироблення етанолу. На Фіг. 4 показаний ще один спосіб вироблення етанолу з матеріалу, що включає в себе вуглецевмісні сполуки, такі як лігноцелюлозний матеріал, обробленого ультразвуком для зменшення стійкості, який включає в себе біологічне перетворення (з або без ферментативного сприяння) частини матеріалу в оцтову кислоту, ефір оцтової кислоти, сіль оцтової кислоти або суміш оцтової кислоти, ефіру оцтової кислоти і солі оцтової кислоти (показані просто CH3COOH і CH3COOR на фігурі) і перетворення іншої частини матеріалу, з використанням термохімічного процесу (газифікації) для вироблення сингазу. Частина сингазу у вигляді монооксиду вуглецю і водню подається в процес біологічного перетворення. Інша частина сингазу у вигляді водню використовується для реакції з оцтовою кислотою, ефіром оцтової кислоти, сіллю оцтової кислоти або сумішшю оцтової кислоти, ефіру оцтової кислоти і солі оцтової кислоти для вироблення етанолу. 21 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На Фіг. 5 показаний інший спосіб вироблення етанолу з матеріалу, що включає в себе вуглецевмісні сполуки, такі як лігноцелюлозний матеріал, що був підданий піролізу для зменшення стійкості, який включає в себе біологічне перетворення (з або без ферментативного сприяння) частини матеріалу в оцтову кислоту, ефір оцтової кислоти, сіль оцтової кислоти або суміш оцтової кислоти, ефіру оцтової кислоти і солі оцтової кислоти (показані просто CH 3COOH і CH3COOR на фігурі) і перетворення іншої частини матеріалу з використанням термохімічного процесу (газифікації) для вироблення сингазу. Частина сингазу в формі монооксиду вуглецю і водню подається в процес біологічного перетворення. Інша частина сингазу у вигляді водню використовується для реакції з оцтовою кислотою, ефіром оцтової кислоти, сіллю оцтової кислоти або сумішшю оцтової кислоти, ефіру оцтової кислоти і солі оцтової кислоти для вироблення етанолу. На Фіг. 6 показаний інший спосіб вироблення етанолу з матеріалу, що включає в себе вуглецевмісні сполуки, такі як вугілля, що біло піддане піролізу для зменшення стійкості, який включає в себе біологічне перетворення (з або без ферментативного сприяння) частини матеріалу в оцтову кислоту, ефір оцтової кислоти, сіль оцтової кислоти або суміш оцтової кислоти, ефіру оцтової кислоти і солі оцтової кислоти (показані просто CH3COOH і CH3COOR на фігурі) і перетворення іншої частини матеріалу з використанням термохімічного процесу (газифікації) для вироблення сингазу, який включає в себе водень і метанол. Частина сингазу у вигляді метанолу (CH3OH) подається в процес біологічного перетворення. Інша частина сингазу у вигляді водню використовується для реакції з оцтовою кислотою, ефіром оцтової кислоти, сіллю оцтової кислоти або сумішшю оцтової кислоти, ефіру оцтової кислоти і солі оцтової кислоти для вироблення етанолу. На Фіг. 7 показаний інший спосіб вироблення етанолу з матеріалу, що включає в себе вуглецевмісні сполуки, такі як лігноцелюлозний матеріал, оброблений озоном або розчином Фентона і/або опромінений електронами, який включає в себе біологічне перетворення (з або без ферментативного сприяння) всієї частини матеріалу, що піддається біологічному перетворенню, в оцтову кислоту, ефір оцтової кислоти, сіль оцтової кислоти або суміш оцтової кислоти, ефіру оцтової кислоти і солі оцтової кислоти (показані просто як CH 3COOH і CH3COOR на фігурі). Залишок після перетворення, наприклад, лігнінова частина лігноцелюлозного матеріалу, далі піддається перетворенню з використанням термохімічного процесу (наприклад, газифікації) для вироблення сингазу. Частина сингазу у вигляді водню використовується для реакції з оцтовою кислотою, ефіром оцтової кислоти, сіллю оцтової кислоти або сумішшю оцтової кислоти, ефіру оцтової кислоти і солі оцтової кислоти, наприклад, в присутності каталізатора і при високому тиску водню (наприклад, від 25 або 50 бар до 700 бар) для вироблення етанолу. У деяких випадках селективно виробляються солі оцтової кислоти, які можуть бути перетворені в ефіри (наприклад, етилові ефіри), з використанням процесу реакційної дистиляції 80a, який показаний на Фіг. 7A. У реакційному відділенні 424 розведений (5%) розчин ацетату кальцію у воді змішується з етанолом і подається в колону 422 у верхній частині реакційного відділення. Діоксид вуглецю наповнюється в колону 422 на дні реакційного відділення 424. У реакційній області 424 і в центральній ділянці колони 422 відбувається одночасна реакція діоксиду вуглецю з ацетатом кальцію і етанолом з утворенням карбонату кальцію і етилацетату (EtAc). Найбільш летким компонентом реакційної суміші є азеотроп ацетат/вода/етанол. Композиція азеотропу 82,6% етилацетату, 9% води і 8,4% етанолу, і нормальна точка кипіння азеотропу 70,2ºС. Азеотроп видаляється з реакційної суміші випаровуванням разом з деякою кількістю етанолу і води. Залишковим продуктом з реакційної області є вода і розчин етанолу, що містить суспендований карбонат кальцію, який протікає у випарну секцію. У верхній секції 450 для відділення азеотроп відділяється від етанолу, і також з реакційної суміші випаровується вода. Суміш етанол/вода рециркулює в реакційній зоні 424 і відігнаний продукт є азеотропом. Діоксид вуглецю відділяється від відігнаного конденсату і рециркулює в колоні для поповнення діоксиду вуглецю. Азеотроп може бути зруйнований додаванням води, що спричиняє розділення фаз, з поверненням водної і збагаченої етанолом фази у відповідну точку реакційної дистиляційної колони. Оскільки надлишок етанолу використовується для сприяння реакції етерифікації в реакційній секції, то випарна секція 458 повертає надлишок етанолу в реакційну зону. У випарній секції 458 етанол видаляється з водного потоку, що містить карбонат кальцію, який випускається з колони 422 і відділяється рідкою/твердою сепарацією 462, такою як центрифугування або фільтрація. 22 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Сукупний ефект процесу реакційної дистиляції полягає в поверненні оцтової кислоти з розведеного розчину солі, тим самим виробляючи відносно концентрований потік продукту у верхній частині без випаровування води - це складає основний об'єм потоку. Об'єднання трьох секцій знижує загальні енергетичні потреби, і одночасне видалення ефіру як продукту зсуває рівновагу етерифікації, що приводить до підвищеного перетворення за менший час. На Фіг. 8 показаний ще один спосіб вироблення пропіленгліколю (пропан-1,2-діол) з матеріалу, що включає в себе вуглецевмісні сполуки, такі як лігноцелюлозний матеріал, оброблений прискореними електронами, в якому менше ніж близько 75% по вазі вуглецевмісних сполук знаходяться в формі вуглеводів, який включає в себе біологічне перетворення (з або без ферментативного сприяння) частини матеріалу в молочну кислоту, ефір молочної кислоти, сіль молочної кислоти або суміші таких (показані просто як CH3CH(OH)COOH і CH3CH(OH)COOR на фігурі) і перетворення іншої частини матеріалу з використанням термохімічного процесу (наприклад, газифікації) для вироблення сингазу (показаний просто як H2). Сингаз далі реагує з молочною кислотою, ефіром молочної кислоти, сіллю молочної кислоти або сумішшю таких, наприклад, в присутності каталізатора і при високому тиску водню (наприклад, від 25 або 50 бар до 700 бар) для вироблення пропіленгліколю. Використовуючи процеси, аналогічні розглянутим в даному документі, вуглецевмісні матеріали можуть бути використані для вироблення н-пропанолу, наприклад, з суміші, яка включає в себе пропіонову кислоту, ефір пропіонової кислоти, сіль пропіонової кислоти або суміш таких. Використовуючи процеси, аналогічні розглянутим в даному документі, вуглецевмісні матеріали можуть бути використані для вироблення бутанолу і етанолу, наприклад, з суміші, яка включає в себе масляну кислоту, ефір масляної кислоти, сіль масляної кислоти, оцтову кислоту, ефір оцтової кислоти, сіль оцтової кислоти або суміш масляної кислоти, ефіру масляної кислоти, солі масляної кислоти, оцтової кислоти, ефіру оцтової кислоти і солі оцтової кислоти. Використовуючи процеси, аналогічні розглянутим в даному документі, вуглецевмісні матеріали можуть бути використані для вироблення 1,4-бутандіолу, наприклад, з суміші, яка включає в себе бурштинову кислоту, ефір бурштинової кислоти, сіль бурштинової кислоти, оцтову кислоту, ефір оцтової кислоти, сіль оцтової кислоти або суміші бурштинової кислоти, ефіру бурштинової кислоти і солі бурштинової кислоти. Використовуючи процеси, аналогічні розглянутим в даному документі, вуглецевмісні матеріали можуть бути використані для вироблення 1,3-пропандіолу, наприклад, з суміші, яка включає в себе 3-гідроксипропіонову кислоту, ефір 3-гідроксипропіонової кислоти, сіль 3гідроксипропіонової кислоти або суміші 3-гідроксипропіонової кислоти, ефіру 3гідроксипропіонової кислоти і солі 3-гідроксипропіонової кислоти. Додаткові варіанти здійснення Було описано декілька варіантів здійснення. Проте необхідно розуміти, що можуть бути створені різні модифікації без відхилення від суті і виходу за рамки відкриття. Наприклад, нарівні з тим, що сингаз і компоненти сингазу можуть бути вироблені локально з вихідної сировини вуглецевмісних матеріалів, сингаз або який-небудь компонент такого можуть також бути отримані, наприклад, на нафтопереробних підприємствах. Наприклад, нарівні з тим, що можливо виконувати всі процедури, описані в даному документі, в одному фізичному місцеположенні, в деяких варіантах здійснення процеси здійснюються в численних місцях. Наприклад, суміші складних ефірів можуть переміщуватися в установку жорсткого гідрокрекінгу в іншому фізичному місцеположенні. Наприклад, нарівні з тим, що технології, представлені в даному документі, здійснюють вплив на біомасу вуглецевмісних матеріалів, вони також здійснюють вплив будь-які інші вуглецевмісні матеріали, описані в даному документі, такі як вугілля, цукор і крохмаль. Наприклад, вугілля або крохмаль можуть бути опромінені і потім перетворені в органічні кислоти, солі або кислоти і/або ефіри органічних кислот. Весь генерований діоксид вуглецю і/або лігніну, вивільнений в будь-якому процесі, описаному в даному документі, можуть бути зібрані. Весь діоксид вуглецю може бути відділений, наприклад, інжектуванням зібраного діоксиду вуглецю в геологічну формацію, таку як необроблений вугільний пласт або глибинний мінералізований водоносний пласт, здатний втримувати діоксид вуглецю, наприклад більше 100 років, наприклад, більше 250 років, 500 років, 1000 років або більше 10000 років. Наприклад, весь діоксид вуглецю, вироблений в якому-небудь процесі, описаному в даному документі, може бути відділений, наприклад, фіксуванням діоксиду вуглецю, використовуючи який-небудь мікроорганізм, описаний в даному 23 UA 103070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 документі. Наприклад, мікроорганізм може включати в себе водорості, і діоксид вуглецю може бути відділений у вигляді вуглеводу і/або ліпіду. При бажанні, наприклад, для вироблення біодизелю ліпід може бути перетворений в складний ефір, наприклад, метиловий, етиловий, нпропіловий або бутиловий ефір. Будь-який ефір може бути перетворений в спирт, наприклад, гідрогенізуванням, як описано в даному документі. Як показано на Фіг. 9, викиди діоксиду вуглецю можуть зберігатися в різних геологічних формаціях. Наприклад, діоксид вуглецю може зберігатися в глибинному мінералізованому водоносному пласті або в необробленому вугільному пласті. Діоксид вуглецю може також бути використаний для витіснення твердого ґрунту для отримання природного газу або нафти. Діоксид вуглецю може також бути зібраний і використаний в харчовій і питній індустрії. Наприклад, діоксид вуглецю може бути перетворений в сухий лід або може бути використаний в газованих напоях. На Фіг. 10 показаний описаний в даному документі мікроорганізм, який здатний фіксувати діоксид вуглецю, може бути використаний у відділенні діоксиду вуглецю. Зокрема, Фіг. 10 ілюструє фотосинтетичний шлях, в якому діоксид вуглецю в присутності світла, води, поживних речовин і мікроорганізму, здатного фіксувати діоксид вуглецю, перетворюється в різні продукти, включаючи вуглеводи і ліпіди. Утворені вуглеводи можуть використовуватися в якому-небудь процесі, описаному в даному документі, такому як виробництво етанолу, а ліпіди можуть бути, наприклад, перетворені в біодизель, використані в їжі або як дієтичні добавки. Відповідні водорості включають в себе мікроводорості, такі як діатоми і ціанобактерії і неодноклітинні водорості, наприклад, морські водорості. Конкретні приклади включають в себе Botryococcus braunii, Chlorella, Dunaliella tertiolecta, Gracilaria, Pleurochrysis carterae (що також називається CCMP647) і Sargassum. Як показано на Фіг. 11, ліпід, такий як тригліцерид (жир), може бути перетворений в біодизель етерификацією з використанням спирту (ROH) і каталізатора, такого як кислота, така як мінеральна кислота (наприклад, сірчана кислота). Як показано, з кожної молекули тригліцериду утворюються три молекули біодизеля нарівні з однією молекулою гліцерину. Як показано на Фіг. 12 і 12А, відпрацьовані діоксид вуглецю і поживні речовини можуть бути введені в посудину циркуляційний реакції, яка містить водорості, суспендовані в розчиннику, такому як вода. Джерело світла, таке як сонце або штучне джерело світла, освітлює матеріали в реакційній посудині, в той час як лопатеве колесо безперервно прокачує матеріали по замкненій системою. Після того як необхідна кількість продукту, такого як один або декілька вуглеводів і/або один або декілька ліпідів вироблено, вміст реактора вивільняється і жир витягується і перетворюється в необхідне паливо, таке як дизель. Лігнін, вивільнений в будь-якому описаному в даному документі процесі, може бути зібраний і використаний. Наприклад, зібраний лігнін може бути використаний як пластмаса, або він може бути синтетично допрацьований до іншої пластмаси. У деяких випадках він може бути використаний як джерело енергії, наприклад, може бути спалений для забезпечення теплової енергії. У деяких випадках він також може бути перетворений в лігносульфонати, які можуть бути використані як зв’язувальні речовини, диспергуючі агенти, емульгатори або секвестранти. При використанні як зв’язувальної речовини лігнін або лігносульфонат може, наприклад, бути використаний у вугільних брикетах, в кераміці для зв’язування технічного вуглецю, для зв’язування удобрювачів і гербіцидів, як супресивний засіб для пилу, для створення фанери і деревностружкової плити, для зв’язування кормів для тварин, як зв’язувальна речовина для скловолокна, як зв’язувальна речовина клею для лінолеуму і як стабілізатор ґрунтів. Лігнін або лігносульфонат може бути використаний як диспергуючий агент, наприклад, в бетонних сумішах, глині і кераміці, барвниках і пігментах, при чиненні шкіри і в гіпсокартоні. Лігнін або лігносульфонат може бути використаний як емульгатор, наприклад, в асфальті, пігментах і барвниках, пестицидах і в парафінових емульсіях. Лігнін або лігносульфонат може бути використаний як секвестрант, наприклад, в системах міконутрієнтів, сполуках, що чистять, і системах обробки води, наприклад, для парових котлів і охолоджуючих систем. Як джерело теплової енергії лігнін загалом має вищий енерговміст, ніж голоцелюлоза (целюлоза і геміцелюлоза), оскільки він містить більше вуглецю, ніж голоцелюлоза. Наприклад, сухий лігнін може мати теплотворну здатність між приблизно 11,000 і 12,500 БТЕ на фунт в порівнянні з голоцелюлозою, яка має теплотворну здатність від 7,000 БТЕ до 8000 на фунт. З цієї причини лігнін може бути ущільнений і перетворений в брикети і паливні гранули для спалювання. Наприклад, лігнін може бути перетворений в паливні гранули будь-яким способом, описаним в даному документі. Для більш повільного горіння паливних гранул і брикетів лігнін може бути поперечно пов'язаний, наприклад, з використанням дози випромінювання між 24 UA 103070 C2 5 близько 0,5 Мрад і 5 Мрад. Поперечне зв’язування може робити повільніше горіння формфактора. У форм-фактор, такий як паливні гранули або брикети, можливо перетворити “синтетичне вугілля" або деревне вугілля шляхом піролізу за відсутності кисню, наприклад, при температурі між 400 і 950ºС. Перед піролізом може бути бажано поперечно зв'язати лігнін для підтримки структурної цілісності. Відповідно інші варіанти здійснення знаходяться в рамках наступних пунктів формули винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Спосіб обробки біомаси для виробництва продукту, що містить спирт, карбонову кислоту, сіль карбонової кислоти, ефір карбонової кислоти або суміші будь-чого з цього, в якому: обробляють біомасу випромінюванням, руйнуванням ультразвуком або їх комбінацією, одержуючи таким чином оброблену біомасу, і перетворюють щонайменше частину обробленої біомаси шляхом приведення у контакт обробленої біомаси з мікроорганізмом, виробляючи таким чином продукт, який містить один або декілька спиртів, карбонових кислот, солей карбонових кислот, ефірів карбонових кислот або їх суміші. 2. Спосіб за п. 1, в якому під час перетворення до мікроорганізму доставляють сингаз, який містить CO, H2 і CO2. 3. Спосіб за п. 2 в якому сингаз вироблений газифікацією другої частини обробленої біомаси. 4. Спосіб за п. 2, в якому сингаз вироблений газифікацією вугілля. 5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, який додатково включає гідрогенізування продукту або піддавання продукту впливу одного або більше відновників, таких як монооксид вуглецю. 6. Спосіб за п. 5, в якому продукт гідрогенізують піддаванням продукту впливу водню при високому тиску, більшому ніж приблизно 25 бар, в присутності каталізатора. 7. Спосіб за п. 6, в якому водень вироблений з сингазу, виробленого газифікацією вугілля і/або другої частини обробленої біомаси. 8. Спосіб за будь-яким з пп. 1-7, в якому перетворення також здійснюють шляхом взаємодії частини обробленої біомаси з ферментом. 9. Спосіб обробки біомаси для виробництва спирту, в якому: обробляють біомасу випромінюваннями, руйнуваннями ультразвуком або їх комбінацією, перетворюють щонайменше частину обробленої біомаси з використанням мікроорганізму у продукт, що містить карбонову кислоту, сіль карбонової кислоти, ефір карбонової кислоти або їх суміш, і гідрогенізують продукт для вироблення спирту. 10. Спосіб за п. 9, в якому продукт містить оцтову кислоту. 11. Спосіб за п. 9, в якому продукт містить етиловий ефір оцтової кислоти. 12. Спосіб за будь-яким з пп. 9-11, в якому мікроорганізм є гетероацетогеном. 13. Спосіб обробки біомаси для виробництва продукту, що містить спирт, карбонову кислоту, сіль карбонової кислоти, ефір карбонової кислоти або їх суміші, в якому: обробляють біомасу випромінюванням, руйнуванням ультразвуком або їх комбінацією, одержуючи таким чином оброблену біомасу, перетворюють щонайменше частину обробленої біомаси з використанням мікроорганізму для вироблення продукту, що містить один або декілька спиртів, карбонових кислот, солей карбонової кислоти, ефірів карбонової кислоти або їх суміші, і збирають утворений діоксид вуглецю і/або вивільнений лігнін. 14. Спосіб за п. 13, в якому діоксид вуглецю зібраний, і спосіб додатково містить виділення зібраного діоксиду вуглецю. 15. Спосіб за п. 14, в якому діоксид вуглецю виділяють з інжектуванням зібраного діоксиду вуглецю в геологічну формацію, здатну втримувати діоксид вуглецю в пласті. 16. Спосіб за п. 14, в якому діоксид вуглецю виділяють з фіксуванням діоксиду вуглецю з використанням мікроорганізму. 17. Спосіб за п. 16, в якому мікроорганізм фіксує діоксид вуглецю у вигляді вуглеводу і/або ліпіду. 18. Спосіб за п. 16, в якому мікроорганізм фіксує діоксид вуглецю у вигляді ліпіду, і спосіб додатково містить перетворення ліпіду в складний ефір. 25 UA 103070 C2 26 UA 103070 C2 27 UA 103070 C2 28